Напряжений обеспечивает

объясняется следующим. Предположим, что деталь 2 абсолютно жесткая, а деталь / и швы податливые. Тогда относительное перемещение точек b под действием силы F больше относительного перемещения точек а на значение удлинения детали / на участке ab. При этом деформации сдвига и напряжения в шве непрерывно уменьшаются по всей длине шва справа налево. Если обе детали упругие, но жесткость их различна, то напряжения в шве распределяются по закону некоторой кривой, показанной на рис. 3.6. При одинаковой жесткости деталей эпюра напряжений симметрична. Учитывая податливость деталей, можно вычислить напряжения в любом сечении по длине шва.

Механизм формирования остаточных напряжений в плазменных покрытиях, нанесенных на призматические образцы при закреплении их концов и в свободном состоянии, рассмотрен в работе [281]. В качестве образцов использовались полоски из стали ЭП718 размером 80x10x2,5 мм с напыленным слоем Al -f BN. Экспериментально было установлено, что в данном случае возникают как растягивающие, так и сжимающие напряжения, раскрыт характер их распределения. Предложены две схемы формирования температурных остаточных напряжений в покрытии и основном металле в зависимости от условий закрепления образцов. При свободном состоянии образцов характерным является возникновение в первом напыленном слое остаточных напряжений сжатия. Величина их зависит от толщины образца и теплосодержания плазменной струи. Затем наблюдается понижение остаточных напряжений сжатия и переход в область растягивающих напряжений. Смена знака напряжений объясняется тем, что формирование остаточных напряжений сжатия в первом слое покрытий определяется изгибом образца, а причиной образования растягивающих напряжений в последующих слоях можно считать пластическую деформацию [281].

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления упругопласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей

Напряжения со стороны перлитной части имеют ту же величину, но с противоположным знаком, и, следовательно, будут напряжениями сжатия. Таким образом, окружные напряжения в зоне стыка изменяются скачкообразно. Скачок напряжений объясняется скачкообразным изменением свойств материала (в данном случае — коэффициента линейного расширения) и может иметь место и в других аналогичных конструкциях. Заметим, что толщина стенки трубы не входит в формулу и поэтому не влияет на величину напряжений.

Высокая эффективность поверхностного наклепа для образцов с концентраторами напряжений объясняется благоприятной ролью остаточных напряжений сжатия, возникающих при пластической деформации поверхностного слоя. Они позволяют в большой мере или даже полностью устранить вредное влияние концентраторов на прочность.

Пониженная коррозионно-усталостная прочность более прочных сталей при стесненной деформации в области высоких средних напряжений объясняется их худшей релаксационной способностью. Номинальные интенсивности напряжений, рассчитанные по формулам Ляме, у исследованных сталей одинаковые, а интенсивности действительных напряжений за счет упругопласти-ческой деформации различные: высокие у стали 16ГНМ, низкие у стали 22К, средние у стали 14ГНМА. У более мягких сталей 22К и 14ГНМА при двухосном растяжении в условиях стесненной упругопластической деформации происходит более благоприятное перераспределение напряжений, снижающее максимальное напряжение цикла. Поэтому более прочная сталь 16ГНМ чувствительнее к концентрации напряжений.

Фланговые швы (рис. 3.6). Основными напряжениями флангового шва являются касательные напряжения т в сечении т — т. По длине шва напряжения г распределены неравномерно. На концах шва они больше, чем в середине. Неравномерность распределения напряжений объясняется следующим. Предположим, что деталь 2 абсолютно жесткая, а деталь 1 и швы податливые. Тогда относительное перемещение точек Ъ под действием силы F больше относительного перемещения точек а на значение удлинения детали 1 на участке аЬ. При этом деформация сдвига и напряжения в шве непрерывно уменьшаются по всей длине шва справа налево. Если обе детали упругие, но жесткость их различна,

Холодные трещины образуются в процессе вторичной кристаллизации при температуре от 200 °С и вплоть до комнатной температуры. При такой температуре в металле уже произошли основные фа- ' зовые превращения, металл приобрел присущие ему механические свойства. Если в это время в нем появятся внутренние напряжения^ которые, возрастая, превысят предел его прочности, то металл разрушится - образуются трещины. Появление в металле таких критических напряжений объясняется двумя причинами: увеличением объема металла при фазовых превращениях и выделением водорода из твердого металла.

Такая высокая эффективность остаточных напряжений для сварных соединений с концентрациями напряжений объясняется следующими причинами: а) остаточные напряжения, подобно напряжениям от внешних силовых воздействий, могут концентрироваться около различных уступов, пор, надрезов и пр.; б) концентрация остаточных напряжений может создавать местный наклеп металла (в опасных зонах концентраторов); наклепанный металл в большей степени реагирует на остаточные напряжения, чем более мягкий и пластичный ненаклепанный металл; в) сня-

Расхождение в результатах для зоны больших напряжений объясняется тем, что значение функции т, вычисляемое по формуле (7.33), является средним (интегральным) для всего тела. При наличии градиентов напряжений по толщине и по длине оболочки среднее значение значительно отличается от наибольшего.

Ослабление отрицательного влияния на выносливость стали одновременного воздействия среды и концентраторов напряжений объясняется тем, что под действием коррозионной среды образуется большое количество дополнительных к основному концентратору концентраторов в виде коррозионных трещин (что хорошо видно на фиг. 44), которые возможно являются разгружающими, и даже увеличивающими выносливость. Таким образом, добавление к основному концентратору еще дополнительных приводит к уменьшению влияния среды на условный предел усталости образцов с концентраторами напряжений по сравнению с влиянием ее на гладкие образцы. Кроме того, понижение электродного потенциала на дне концентратора, установленное А. В. Рябченковым [132], очевидно, способствует такому разъеданию металла в этом месте, которое понижает действие концентратора, что также уменьшает его -влияние на выносливость в коррозионной среде.

первой, третьей и четвертой теории прочности) зависит от отношения тр. Причем теория наибольших касательных напряжений обеспечивает наибольший запас прочности.

Использование термодеформограмм вместо изотермических характеристик металла в расчетах сварочных деформаций и напряжений обеспечивает высокую точность решения, в особенности для компонентов временных деформаций и напряжений.

Хотя критерий разрушения в виде соотношения (3), в котором учитываются лишь значения тензора напряжений, обеспечивает приемлемую оценку общей структурной целостности композита, из опыта работы с металлами следует ожидать различные виды разрушения при наличии высокого градиента напряжений и при относительно медленно меняющемся поле напряжений. Задача сопротивления композитов разрушению при наличии градиентов напряжения может быть рассмотрена на основе механики разрушения.

Диффузионное насыщение стальных изделий бором приводит к образованию на их поверхности слоя, состоящего из боридов FeB и Fe2 В, а также боридного цементита, если в стали содержится повышенное содержание углерода. Бориды железа обладают высокой коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред,в связи с чем можно было бы ожидать существенного повышения сопротивления коррозионно-усталостному разрушению борированных деталей. Нами показано, что борирование при глубине слоя боридов 0,1—0,2 мм повышает предел выносливости образцов из средне-углеродистой стали с 250 до 300-310 МПа, а в 3 %-ном растворе NaCl условный предел выносливости увеличивается с 50 до 100 МПа. Отрицательное влияние борирование оказывает на сопротивление усталости высокопрочных легированных и закаленных сталей, у которых предел выносливости после насыщения может снизиться в несколько раз. Условный предел выносливости при этом увеличивается незначительно. Таким образом, наблюдается несоответствие между коррозионной стойкостью в ненапряженном состоянии и коррозионной выносливостью борированных сталей. Это несоответствие объясняется пористостью боридного слоя, которая при действии циклических механических напряжений обеспечивает лучший контакт коррозионной среды с основным металлом, чем в ненапряженном металле.

а затем снижается при накоплении деформации свыше 0,5%. Сталь 20Х1М1Ф1ТР (ЭП182), обладая сочетанием высокой длительной прочности, релаксационной стойкости и нечувствительности к концентрации напряжений, обеспечивает надежный запас прочности на срок до 100 000 ч. Она используется для крепежных деталей в турбинах К-300-240 и К-500 с температурой пара 565° С. Сталь 2Х12ВМБФР (ЭИ993) применена в турбине К-300-240 для цилиндра, изготовленного из нержавеющей стали, и в некоторых газовых турбинах (ГТН-9, ГТ-100). Из стали ХН35ВТ изготовлены крепежные детали в ряде газовых турбин и в паровой турбине Р-100-300 с температурой пара 650° С.

(где б, из, 84 - соответственно толщина стенки по первой, третьей и четвертой теории прочности) зависит от отношения тр. Причем теория наибольших касательных напряжений обеспечивает наибольший запас прочности.

Электрогидравлический испытательный стенд {97] неизотермн-ческого малоциклового нагружения растяжения-сжатия с ЭВМ обеспечивает управление режимом нагружения и нагрева, а также обработку получаемых данных. Стенд обладает высокой точностью поддержания задаваемого режима испытаний; возможностью осуществления с помощью ЭВМ корректировки программы нагружения и регистрации диаграмм деформирования с учетом параметров нагрева, дилатометрических составляющих деформаций и возникновения термических напряжений; обеспечивает автоматический пересчет измеряемых поперечных деформаций образца в продольные.

Высокая релаксационная стойкость пружинных сталей (сопротивление релаксации напряжений) обеспечивает точность и надежность,работы пружин и упругих элементов, постоянство во времени эксплуатационных свойств (например, крутящего момента, силовых параметров и т п )

Однонаправленный армирующий наполнитель обычно используется в конструкциях, в которых хорошо известно направление действия главных напряжений, например при изготовлении труб и сосудов высокого давления, или для локализации жесткости в зонах действия максимальных напряжений, например в кузовах машин или корпусах лодок. Параллельная ориентация волокон в направлении действия напряжений обеспечивает их наиболее рациональное использование, а также наиболее плотную упаковку и, следовательно, наиболее высокую степень наполнения. В таких случаях широко используют стеклянные волокона, ориентация и высокая объемная доля которых позволяет получить модуль упругости около 45000 Н/мм2 (табл. 4.4).

Окончательная термическая обработка (нормализация, нормализация с высоким отпуском или закалка с высоким отпуском) придает металлу требуемый уровень механических свойств и остаточных напряжений, обеспечивает необходимую структуру.

контактных напряжении. Оптимальной считается эпюра с вершиной, смещенной к кромкам рабочей части манжеты, наибольшим значением максимального контактного напряжения аМакс и наименьшей шириной контакта /. С этих позиций сравнение эпюр, представленных на рис. 42, свидетельствует в пользу манжеты типа IV. Обладая наибольшим значением и оптимальным расположением максимума по сравнению с эпюрами контактных напряжений манжет первых трех типов, она имеет меньшую ширину контакта в сравнении с манжетой типа V. Подобное распределение контактных напряжений обеспечивает получение более высоких эксплуатационных характеристик (рис. 43).