Напряжений механические

Каждое сооружение, а также любой его элемент под действием эксплуатационных (рабочих) нагрузок должен обладать достаточной прочностью. В машиностроении чаще всего применяется так называемый расчет по опасной точке. По этому расчету предполагается, что вероятность разрушения максимальна в той точке, где напряжения максимальны. Считается, что прочность элемента будет нарушена в том случае, если хотя бы в одной его точке возникнут остаточные деформации или появятся признаки хрупкого разрушения. Отсюда вытекает физическое условие прочности: деталь может считаться прочной, если максимальные расчетные напряжения (напряжения в опасной точке), возникающие в ней, будут меньше предельных напряжений материала, из которого выполнена данная деталь.

При проектировании теплообменных устройств учитывается гидравлическое сопротивление пучка, его засоряемость, а также величина термических напряжений материала, связанных с резким из-

По оси ординат: отношение предельных напряжений материала с концентратором к предельным напряжениям материала без концентратора.

где п0 — показатель преломления при отсутствии напряжений; Q и С2 — оптические коэффициенты напряжений материала, справедливые для заданной длины волны света и температуры материала. В случае плоского напряженного состояния эта формулы упрощаются и принимают вид

• возрастанием погрешностей выше заданного значения, например увеличением погрешности из-за ослабления напряжений материала, уменьшением собственной частоты из-за изменившегося воздействия упругости и массы или увеличением влияния паразитных нагрузок вследствие различного изменения упругости и моментов инерции;

При прохождении процессов ИП в контактируемых поверхностях могут измениться условия деформационного упрочнения кристаллической решетки. Во-первых, образование медной пленки может привести к снижению эффективных касательных напряжений в подложке и тем самым обусловить уменьшение процессов наклепа, связанного с упругим взаимодействием дислокаций и работой дислокационных источников. В этом случае упругое взаимодействие линейных дефектов снижается не только по причине уменьшения вероятности множественного скольжения их по различным системам скольжения, но и снижением интенсивности работы источников дислокаций, в частности источников Франка — Рида. Понижение значений касательных напряжений может оказаться недостаточным для преодоления сил линейного натяжения и прогибания дислокационного сегмента до критического радиуса при работе источника Франка — Рида, в результате чего не происходит самопроизвольной генерации дислокационных петель. Во-вторых, наличие упругих напряжений на границе раздела между пленкой и основной матрицей может привести к тому, что выход дислокаций из приповерхностного слоя на поверхность будет затруднен и приведет к возрастанию упругих напряжений материала под пленкой. Помимо этих явлений, нужно еще учитывать взаимодействие дислокаций со свободной поверхностью пленки. Известно, что сила, действующая на единицу длины дислокации и стремящаяся продвинуть дислокацию к поверхности, имеет величину .

3. Предварительное нагружение вызывает изменение сопротивления усталости из-за перераспределения остаточных напряжений и упрочнения материала у мест концентрации напряжений. Степень влияния предварительного растяжения на сопротивление усталости сварных соединений зависит главным образом от отношения напряжения предварительного растяжения к пределу текучести, от величины и знака остаточных напряжений в местах развития усталостной трещины, от концентрации напряжений, материала и типа соединений. Максимальное повышение предела усталости в результате предварительного растяжения получается тогда, когда остаточные напряжения растяжения в местах развития усталостной трещины заменяются сжимающими. В частности, последнее имело место у образцов с односторонним продольным ребром, у которых вследствие

Здесь n0 — показатель преломления при отсутствии напряжений; Сх и С2 — оптические коэфициенты напряжений материала для данной длины волны и температуры (имеют размерность, обратную напряжению; измеряются в брюстерах; см. стр, 269)

ных механизмов чаще всего используют кривошипное или кулачковое устройство. Недостатки этих инструментов: сложность механических устройств, большой вес, наличие высоких напряжений материала от ударов и сотрясения электрического устройства молотка, что сокращает срок его службы. Кроме указанных, применяются также молотки, приводимые в действие от отдельного электромотора посредством гибкого вала.

Концентрацией напряжений, называется местное увеличение напряжений, вызнанное резким изменением очертания летали, как-то: наличием надреза, отверстия, резьбы, сопряжения детали. От этих мест могут развиваться трещины усталости, а также статические поломки деталей из хрупкого материала.

Влияние концентрации напряжений на усталостную прочность характеризуется эффективными коэффициентами концентрации &а и ?т; величины ka и k. меньше или приближаются к величинам ао и а, в зависимости от характера распределения напряжений, материала и абсолютных размеров детали (см. гл. XIV). В деталях из пластичного материала благодаря перераспределению напряжений концентрация напряжений обычно не снижает прочности при статической нагрузке.

обладают лучшей прокаливаемостью и способностью к термическому улучшению. Эти стали, особенно сталь 20ХЗМВФ, пригодны для изготовления крупных турбинных поковок (цельнокованых роторов, турбинных дисков). Они поддаются сварке, но требуют обязательного подогрева в процессе сварки и немедленного отпуска после нее для снятия напряжений. Механические свойства и релаксационная стойкость при 450—550° С стали 20ХЗМВФ указаны в табл. 40 и 41.

Обычно при разработке ингибиторов или при их иприменении в кислых средах (травление, перевозка кислот, защита химической аппаратуры и т. п.) учитывают лишь потерю массы металла вследствие развития процессов общей равномерной коррозии. Однако практика показывает, что такая оценка явно недостаточна, так как в большинстве случаев оборудование, механизмы, аппараты работают не только в. условиях воздействия агрессивных кислых сред, но и под влиянием различного рода механических напряжений. Механические напряжения Могут усиливать равномерную коррозию металла в кислой среде, а также приводить к локальным коррозионным поражениям, скорость которых в десятки тысячи раз выше скорости равномерной коррозии. Совместное действие среды 11 механического фактора вызывает коррозионио-механнческое разрушение, кото-Рое выражается в усилении общей коррозии, возникновении коррозионного рас-тРескизания и коррозионной усталости.

Если условие (16.3) не выполняется, необходим расчет на усталостную прочность, выносливость или сопротивление усталости. При этом расчете необходимо прежде всего установить характер цикла изменения напряжений, т. е. определить постоянные а„ и хт и переменные аа и ха составляющие напряжений и закон их изменения. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечений вала (оси) и концентраторов напряжений. Обычно в опасных сечениях находятся максимумы изгибающих моментов и концентрации напряжений, а также минимумы диаметра вала. При расчетах на выносливость учитывают влияние вида и характера изменения напряжений, механические характеристики материала (см. табл. 16.2), размеры, форму и состояние поверхности вала (микрогеометрию и структуру).

Общий отпуск для снижения напряжений в однородных по свойствам деталях. Коэффициенты линейного расширения всех точек тела считаем одинаковыми. Полагаем, что нагрев выполняется достаточно медленно без образования временных температурных напряжений. Механические свойства различных участков сварных соединений одинаковы.

Выполнение систематических исследований напряженно-деформированного состояния широкого круга различных элементов конструкций для типичных условий эксплуатации и обобщение получаемых данных с определением характера влияния основных факторов (поля температур и напряжений, механические свойства конструкционных материалов) является очередной задачей.

Если к детали, находящейся под воздействием статической нагрузки, приложить циклическую нагрузку, при которой происходит пластическая деформация, то в результате ее накопления в одном направлении возникает скачок деформации. В зависимости от условий циклического нагружения рассматривают [14] механические скачки деформации, вызванные действием внешних сил, т. е. механической нагрузки, и термические, вызванные действием температурного цикла, т. е. термических напряжений.

бесконечно широкой пластине непрерывно упрочняется, пока напряже ния в элементе у вершины трещины не достигнут критического значения Фрост, Дагдейл 12361 установили, что основным фактором, определяющим кинетику роста трещины, является изменение номинальных напряжений. Механические свойства материала учитывались константами уравнений. Предложенные ими зависимости (1—3) могут быть представлены уравнением вида daldn — С^о^'1, где daldn — скорость роста трещины: С1г а, уг — константы. Указанные зависимости подтверждаются экспериментально в узком диапазоне значений daldn. Макэвили и Иллг (2751, основываясь на концепции, что решающее влияние на усталостное разрушение оказывает локальное напряжение у вершины трещины, записали зависимость 4, связав скорость роста трещины с напряжением через коэффициент концентрации напряжений.

Механические свойетва исследованных сталей приведены в табл. 4. На рис. 46 показана зависимость изменения неупругой деформации за цикл от числа циклов нагружения при различных уровнях напряжений (напряжения уменьшаются с увеличением порядкового номера кривой) при растяжении — сжатии и кручении. Характер изменения неупругих деформаций одинаков для обоих напряженных состояний. Исследуемые стали следует отнести к циклически разупрочняющимся материалам.