Напряжений обусловленные

Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и прессовой посадкой зубчатого колеса. При двух (и более) концентраторах напряжений учитывают один из них — тот, для которого больше отношение К.01Ка и К-г/Ка-

Методика определения коэффициента s в сечении // — // аналогична вышеизложенной. Различие в следующем: Ми Г[^ц—Рвс, W0<.ttQ,\dsn2; WP=2WOC', концентрация напряжений обусловлена только посадкой подшипника с натягом. Коэффициент концентрации принимают по табл. 3.17.

9.6. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночного паза и установкой колеса на валу с натягом. При наличии на валу двух концентраторов напряжений находят каждый из них и за расчетный принимают тот, который имеет большее значение (см. § 1.4). Ограничимся определением концентрации напряжений только от шпоночного паза (см. рис. 1.9).

10.5. Концентрация напряжений обусловлена посадкой на валу внутреннего кольца подшипника с натягом (см. рис. 1.8). По табл. 1.3: KaIKd = 2,92; KJKd = 2.\l (коэффициенты рассчитаны линейной интерполяцией). По табл. 1.4 при Ra = 0,4 мкм К,,= \;

Определяем коэффициент запаса прочности в сильно нагруженном сечении //—//, в котором концентрация напряжений обусловлена канавкой с галтелью (см. рис. 22.4, а) и посадкой внутреннего кольца подшипника с натягом. Это сечение расположено на расстоянии 10 мм от середины подшипника.

Вследствие использования водяной очистки сланцевых парогенераторов в трубах НРЧ возникают высокие термические напряжения (до 350 МПа) при проведении этих работ. Периодические водяные очистки приводят к термической усталости нехромированных труб из стали 12Х1МФ. В аналогичных условиях эксплуатации в хромированных трубах термоусталостные трещины не появляются. Более высокая стойкость хромированных труб к воздействию циклических термических напряжений обусловлена наличием под хромированным обезуглероженного слоя, характеризующегося высокой пластичностью. В этом слое (толщиной до 1 мм) происходит «разрядка» термических напряжений (возникающих в поверхностном слое толщиной 1,5—1,8 мм).

Неоднородность распределения напряжений обусловлена различием размеров зерен, неодинаковой их пластической деформацией и взаимной ориентацией. Описать изменение всех факторов очень .сложно. Для простоты будем считать, что эта неоднородность обусловлена различными углами разорнепти-ровки межзерепных границ.

вающие их напряжения сжатия. Подобная эпюра остаточных напряжений обусловлена, очевидно, неравномерным разогревом изделия при сварке.

Следовательно, несимметричность тензора напряжений обусловлена микромоментами. При наличии объемно-распределенных моментов в результате внутренних сил f* они также являются причиной несимметричности тензора напряжений П. При наличии внешней силы F уравнение (1-2-60) примет вид:

В несимметричных бикристаллах 4 концентрация напряжений обусловлена не упругой анизотропией, а разностью деформаций превращения. Даже при изменении температуры и состава эти бикристаллы не разрушаются в упругой области, интеркристаллитное разрушение происходит в них всегда после превращения, как схематично показано на кривой напряжение — деформация (см. табл. 2.5). Разрушающее напряжение характеризуется такой же зависимостью от Г и состава, как и напряжение, вызывающее превращение. Как показано на рис. 2.73, трещина возникает в том месте, где некоторый специфичный мартенситный кристалл достигает границы зерен. При нагружении распространение трещины соответствует схеме распространения вдоль поверхности границы зерен. Стрелкой на рисунке обозначена вершина трещины, распространяющейся вдоль границы зерен. Эта фотография является прямым доказательством того, что концентрация напряжений, обусловленная разностью деформаций превращения на поверхности границы, является причиной интеркристаллитного разрушения в исследованных образцах.

зарождение и последующее развитие 70—90 % микротрещин. Концентрация напряжений обусловлена различием коэффициентов теплового расширения включений и матрицы. Скопления движущихся дислокаций, образовавшихся в окрестностях включений, могут приводить к зарождению микротрещин по механизму Зинера—Мота— Стро. При недостаточном запасе вязкости, характерном для многих высокопрочных сталей, это может привести к хрупкому разрушению.

Величина остаточных сварочных напряжений может достигать предела текучести стали. Необходимость снятия или снижения остаточных сварочных напряжений обусловлена их вредным влиянием при определенных условиях на некоторые свойства и работоспособность конструкций и изделий (на склонность к хрупкому разрушению, коррозионное растрескивание, выносливость и др.).

Простейшие сдвиговые теории Кокса или Дау предсказывают концентрации напряжений в матрице вблизи конца волокна в несколько раз большие по сравнению со значением напряжения вдали от разрыва. К этим значениям необходимо добавить концентрации напряжений, обусловленные изменением геометрии в конце волокна. Тайсон и Дэвис [81] измерили концентрацию напряжений в матрице, оказавшуюся более чем вдвое больше значений, предсказанных упрощенным сдвиговым анализом, на расстояниях от свободного конца, превышающих диаметр волокна. В то же время Мак-Лафлин [58] установил, что коэффициент концентрации напряжений в некоторых случаях достигает 13.

В результате анизотропии св-в, влияния состояния поверхности вследствие наклепа при механич. обработке, натягов при сборке, остаточных напряжений после сварки, термич. обработки, правки, элек-тролитич. покрытий и т. п., в результате ударов и др. случайных перегрузок при эксплуатации могут возникать дополнительно к расчетным местные перенапряжения. Материал, неспособный снимать концентрацию напряжений пластич. деформацией, не выдержит местных перенапряжений и разрушится. До сих пор отсутствуют пути полного учета концентраций напряжений, обусловленные случайными технологич. и эксплуатац. местными перегрузками. При проектировании они учитываются путем введения в расчет запаса прочности, в к-рый обычно входит не сопротивление материала разрушению и, в частности, хрупкому разрушению а условная величина — предел прочности. Кроме того, при случайном характере местных технологич. и эксплуатац. перенапряжений возможно такое превышение расчетных напряжений, что в случае полного их учета запасы прочности оказались бы чрезмерно завышенными и конструкция более тяжелой. Следует также иметь в виду, что соотношение напряжений не является единственным критерием неразрушения, во мн. случаях та- РИС-КИМ критерием

В большинстве практических случаев поправки к значениям напряжений, обусловленные различием коэффициентов Пуассона, модели и натуры, незначительны.

Изменение предела выносливости стали различной прочности при статическом нагружении образцов и разных видах обработки показано на рис. 29. В клепаных соединениях создаются концентрации напряжений, обусловленные отверстиями для заклепок. Влияние на концентрацию напряжений не уменьшается даже тогда, когда в отверстии находится заклепка.

дости ненаклепанного материала сердцевины Hw , и величиной, характером распределения и знаком остаточных внутренних напряжений, обусловленные макро- и микроизменением строения поверхностного слоя. Макроизменения выражаются определенной ориентацией (текстурой) деформир'ованных зерен — формой, вытянутой в направлении движения резания, и размером их. Микроизменения выражаются в упрочнении материала, появлении остаточных внутренних напряжений, в том числе микроскопических (не по величине, а по зоне влияния) внутренних напряжений III рода, определяющих повышение прочностных (<тв, НВ) и снижение пластических (6, я[>) свойств материала. Кроме того, в поверхностном слое изделия после механической обработки могут быть структурные превращения и микроскопические трещины. Знак остаточных напряжений определяется знаком напряженного состояния поверхности в процессе резания, за исключением условий обработки, например, при шлифовании, приводящих к нагреву этого слоя выше точки Ai3 обрабатываемого материала.

Рассмотрим пульсации напряжений, обусловленные возмущениями температуры Т± :

Роторы турбин и генераторов находятся под действием статических и повторно-статических (малоцикловых) напряжений, обусловленных центробежными силами и тепловыми нагрузками при испытаниях, эксплуатационных пусках и остановах, а также при изменении мощности. Число таких циклов может достигать 20—60 и более в год при общем числе за расчетный ресурс 500— 1000 и более. Повторяющаяся смена нагрузок вызывает в роторах (особенно в местах повышенной концентрации и значительных температурных напряжений) накопление малоцикловых повреждений. Сочетание повторных нагрузок с повышенными температурами в элементах конструкций высокого давления является причиной ускорения накопления повреждений за счет длительных статических повреждений. Кроме того, на низкочастотные (10~8—10~5 Гц) циклы высоких напряжений накладываются высокочастотные (в диапазоне частот 10—150 Гц) циклы переменных напряжений, обусловленные действием нагрузок от силы тяжести на «оборотных частотах», срывом масляного клина в подшипниках или вибрационных нагрузок за счет изгибных и крутильных колебаний роторов по соответствующим формам. Суммарное число циклов нагружения за расчетный ресурс достигает при этом 1010— 1011. Вибрационная составляющая циклических напряжений для роторов турбин и генераторов при современном уровне балансировки, предварительных доводочных работ и контроля вибраций при эксплуатации может быть снижена практически до безопасных уровней при нормальной эксплуатации. Но роль этой составляющей резко возрастает при изменении жесткости роторов на стадии развития в них макротрещин. Для роторов паровых турбин в интервале указанных низких и высоких частот могут иметь место циклы нагружения с промежуточными частотами (0,01 —10 Гц) в результате неравномерности давлений и температур потоков пара. Таким образом, фактический спектр механических и температурных напряжений для роторов турбин и турбогенераторов оказывается достаточно сложным. Сложность формы цикла возрастает по мере повышения температур (образуются деформации ползучести), а также за счет изменения асимметрии цикла при наличии остаточных напряжений.

Теоретические коэффициенты концентрации напряжений, обусловленные конструктивными формами, составляют 1,2-4,5. В зонах технологических дефектов (трещины, расслоения, непровары и др.) возникает еще большая концентрация напряжений и деформаций. При используемых в настоящее время запасах статической прочности ( по пределу-текучести порядка 1,1-2) и указанных выше

Рис. 12.11. Эффекты концентрации напряжений, обусловленные многократными выточками. (По работе [7]; перепечатано с разрешения McOraw Hill Book Company.)

Движение дислокаций происходит под влиянием препятствий дальнего и ближнего порядка. Препятствия дальнего порядка — это поля напряжений, обусловленные наличием дислокаций, для преодоления которых необходима большая энергия. Напряжения, необходимые для того, чтобы преодолеть эти внутренние препятствия дальнего порядка, практически не зависят от темпера-луры и являются напряжениями дальнего порядка (атермические напряжения стй). Считают, что атермические напряжения соответ-

В результате анизотропии св-в, влияния состояния поверхности вследствие наклепа при механпч. обработке, натягов при сборке, остаточных напряжений после сварки, термич. обработки, правки, элек-тролитич. покрытий и т. п., в результате ударов и др. случайных перегрузок при эксплуатации могут возникать дополнительно к расчетным местные перенапряжения. Материал, неспособный снимать концентрацию напряжений пластич. деформацией, не выдержит местных перенапряжений и разрушится. До сих пор отсутствуют пути полного учета концентраций напряжений, обусловленные случайными техпологич. и эксплуатац. местными перегрузками. При проектировании они учитываются путем введения в расчет запаса прочности, в к-рый обычно входит не сопротивление материала разрушению и, в частности, хрупкому разрушению а условная величина — предел прочности. Кроме того, при случайном характере местных техпологич. и эксплуатац. перенапряжений возможно такое превышение расчетных напряжений, что в случае полного их учета запасы прочности оказались бы чрезмерно Завышенными и конструкция более тяжелой. Следует также иметь в виду, что соотношение напряжений не является единственным критерием не-разрушепия, во мн. случаях таким критерием может быть соотношение деформаций, а достаточно часто значение приобретает энергетич. критерий.