Напряжений отверстия

Вследствие благоприятной формы выемок в валу и ступице концентрация напряжений относительно невелика. Многоштифтовые соединения этого типа по прочности приближаются к шлицевым, а при прессовой посадке по центрирующим поверхностям могут превосходить их.

Применение насосно-компрессорных труб из стали 18X1Г1МФ на промыслах ОНГКМ возможно лишь при условии проведения специальной термообработки, обеспечивающей получение структуры металла, близкой структуре стали С-75; снижения на 20-25% допустимых напряжений относительно действующих в металле труб из стали С-75; входного контроля качества резьбы поставляемых труб и применения для сборки трубных соединений инструмента, обеспечивающего исключение образования на металле острых вмятин — концентраторов напряжений.

В процессе преобразования тензора (6.7) к форме (6.8) определяются углы, задающие направления главных напряжений относительно неподвижной системы координат х, у, г (например, для . плоского напряженного состояния это

Разрушение деталей и конструкций при малом числе циклов нагруже-ния связано, как правило, с наличием повторных пластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Для оценки несущей способности таких деталей необходимо учитывать характеристики деформации и разрушения материала, а также влияние напряженного и деформированного состояния на малоцикловую долговечность. Так как в зонах концентрации напряжений относительно быстро устанавливается режим жесткого нагружения, особое значение приобретают исследования поведения при этом виде нагружения материала и изучение диаграмм его деформирования.

При формулировке критерия разрушения для изотропных материалов через главные напряжения возможны дополнительные упрощения за счет того, что (1) допустимые функции должны симметричным образом зависеть от главных напряжений и (2) расположение главных осей тензора напряжений относительно главных осей симметрии материала в данном случае не играет никакой роли. Для анизотропных материалов такие упрощения, очевидно, невозможны, поскольку в формулировку критерия разрушения через главные напряжения необходимо включить многочисленные параметры материала для того, чтобы учесть отсутствие симметрии, а также несовпадение главных •осей тензора напряжений и главных осей прочности. Если не

В геометрической модели ориентация направления приложения напряжений относительно волокон существенно влияет на нижнее предельное значение поперечной прочности. Например, при 50% упрочнителя ак/ок в случае квадратного расположения (рис. 9) составляет ~ 0,44 для ориентации, изображенной в верхней части рисунка, и лишь около 0,20 для ориентации, изображенной в нижней части. Таким образом, различие в прочности из-за изменения ориентации превышает 100%. Напротив, кривые минимального нижнего предельного значения прочности для плот-ноупакованного и квадратного расположений (нижние кривые на рис. 8 и 9) и кривые максимального нижнего предельного значения для тех же типов расположения (верхние кривые на рис. 8 и 9) согласуются гораздо лучше. Рис. 10 характеризует еще не-

На рис. 11 и 12 сопоставлены геометрическая модель и модель Чена и Лина применительно к случаям квадратного и гексагонального плотноупаковавного расположений волокон в композите. Направление приложения напряжений относительно волокон схематически изображено на каждом рисунке. Нижние предельные значения поперечной прочности близки при квадратном расположении, но заметно различаются в области средних значений объемной доли волокон при гексагональном расположении. Рис. 11 и 12 иллюстрируют рассмотренное ранее затруднение, связанное с моделью Чена и Лина, а именно, отличие от нуля значений поперечной прочности композитов при максимальной плотности упаковки волокон, когда волокна не скреплены с матрицей и касаются друг друга. Указанные модели можно было бы сравнить с помощью имеющихся экспериментальных данных для этих композитов, но такие данные получены в основном для случайного расположения волокон. Как указывалось выше, в рамках геомет-

Поэтому можно говорить о симметричности термодинамического (изобарного) потенциала твердого кристаллического тела в том смысле, что локальное значение химического потенциала в точке определяется абсолютной величиной гидростатической части тензора напряжений независимо от направления механической силы — растягивающей или сжимающей твердое тело (относительно равновесного положения с нулевыми силами). Подобный анализ можно провести для любого главного значения тензора напряжений (рассматривая изменения соответствующих компонент тензора деформаций), чтобы сделать заключение о симметрии термодинамического потенциала Гиббса по знаку компонент тензора напряжений (относительно недеформированного состояния).

Поэтому можно говорить о симметричности термодинамического (изобарного) потенциала твердого кристаллического тела в том смысле, что локальное значение химического потенциала в точке определяется абсолютной величиной гидростатической части тензора напряжений независимо от направления механической силы — растягивающей или сжимающей твердое тело (относительно равновесного положения с нулевыми силами). Подобный анализ можно провести для любого главного значения тензора напряжений (рассматривая изменения соответствующих компонент тензора деформаций) с тем, чтобы сделать заключение о симметрии термодинамического потенциала Гиббса по знаку компонент тензора напряжений (относительно недеформированного состояния).

(монолита). Данный подход позволяет использовать при вычислении действующих напряжений относительно простые и хорошо разработанные методы теории упругости анизотропных сред и дает возможность учесть влияние элементов технологии .изготовления на физико-механические характеристики.

Для анизотропных материалов данные теории прочности не применимы, так как необходимо знать еще и ориентировку действующих напряжений относительно структурных осей симметрии материала. На практике в конструкциях из анизотропных материалов действующие напряжения иногда не совпадают с направлениями осей упругой симметрии. Тогда указанные напряжения необходимо привести к напряжениям, действующим по площадкам, совпадающим с осями симметрии материала.

Усталостную долговечность заклепочных соединений можно значительно увеличить правильной обработкой отверстий под заклепки и приданием рациональных форм заклепкам. Надо избегать пробивки отверстий, вызывающей на кромках отверстий надрывы и микротрещины, являющиеся источниками резкой концентрации напряжений. Отверстия яод заклепки следует сверлить (совместно в стягиваемых деталях), разверлъь вать, а при холодном клепании проходить уплотняющей разверткой или прошивкой.

чувствительность термопластов к концентраторам напряжений (отверстия, места резкого изменения геометрии поверхности т.п.); поэтому в местах нахождения концентраторов напряжений рекомендуется устанавливать усиливающие элементы.

С. к. н. более чувствительна к концентраторам напряжений (отверстия, сварные швы и т. п.), вследствие чего усталостная прочность ряда типовых сварных соединений не выше, чем у таких же соединений из малоуглеродистой стали Ст. 3. Для более эффективного использования С. к. н. в сварных конструкциях необходимо придавать конструктивным швам плавную форму,

Усталостную долговечность заклепочных соединений можно значительно увеличить правильной обработкой отверстий под заклепки и приданием рациональных форм заклепкам. Надо избегать пробивки отверстий, вызывающей на кромках отверстий надрывы и микротрещины, являющиеся источниками резкой концентрации напряжений. Отверстия под заклепки следует сверлить (совместно в стягиваемых деталях), развертывать, а при холодцом клепании проходить уплотняющей разверткой или прошивкой.

г) Поверхностная закалка с высокочастотным нагревом значительно повышает усталостную прочность деталей, имеющих концентраторы напряжений— отверстия, галтели, канавки, надрезы, резкие переходы по сечению.

Поверхностная закалка т. в. ч. повышает износостойкость поверхности и усталостную прочность деталей, имеющих очаги местных напряжений (отверстия, галтели, канавки, надрезы, резкие переходы по сечению и т. п.).

Несущие авиаконструкции изготавливаются, как правило, из высокопрочных материалов, имеющих большую удельную прочность,— алюминиевых сплавов с аъ ^> 400 МПа, титановых сплавов с аъ > 900 МПа, сталей с аь > 1600 МПа. Кроме того, для авиаконструкций характерно огромное число концентраторов напряжений. Отверстия под болты и заклепки, а их сотни тысяч в конструкции одного транспортного самолета, сварные швы, вырезы для окон, дверей и люков, переходы толщины и т. п. создают потенциальную опасность усталостного разрушения. Из сказанного следует, что ресурс планера самолетов, по существу, определяется сопротивлением его элементов циклическим нагрузкам и деформациям.

При длительной эксплуатации могут разрушиться прежде всего те элементы конструкции, на которые действуют значительные статические, динамические, вибрационные, температурные и акустические нагрузки. Как правило, разрушения начинаются с образования трещин. Трещины обычно образуются в местах концентрации напряжений (отверстия, резкие переходы сечений, риски, забоины, места грубой обработки материала и т. д.).

2.1. Расчет проводят для зон оборудования и трубопроводов, где вследствие концентраторов напряжений (отверстия, изменения толщины сгенки, галтели, проточки, резьба и т. п.), приложения сосредоточенных нагрузок, краевого эффекта, соединения сталей с различными модулями упругости El, Е\ и температурными коэффициентами расширения а[, «J, перепада температур возникают повышенные циклические местные напряжения.

Учет требований по обеспечению сопротивления усталости элементов конструкций. Долговечность элементов конструкций определяется сопротивлением усталости конструкциях сплава (полуфабриката), уровнем расчетных напряжений, спектром нагрузок, а также конструктивно-технологическими решениями отдельных деталей [2 - 4]. Усталостные трещины в авиационных конструкционных практически всегда образуются в местах концентрации напряжений. Избежать концентрации напряжений невозможно, поскольку в каждом агрегате силовой конструкции самолета множество концентраторов напряжений: отверстия под болты и заклепки, сварные точки и швы, вырезы и люки, перепады толщин и т.д. Поэтому при проектировании на большой ресурс важнейшей задачей является рациональное конструирование элементов и деталей, обеспечивающее максимальное возможное снижение уровня концентрации напряжений, особенно в наиболее циклически нагруженных участках конструкции. Для решения этой задачи конструктор должен стремиться выполнить следующие требования:

В связи с этим понятие "усталость конструкции", по существу, означает уставание ее дискретных критических мест, представляющих собой зоны концентрации напряжений (отверстия, галтели, проушины, стыки, соединения, сварные швы и т.д.). Поэтому с точки зрения усталости конструкцию следует рассматривать как совокупность ее критических мест, темп уставания и ресурсные характеристики которых реально оказываются очень различными в соответствии со свойствами материала, конструктивными особенностями и характеристиками переменной нагруженное™ каждого из этих критических мест. По этой причине такие обобщенные понятия как "обеспечение ресурса объекта", "продление ресурса", "остаточный ресурс" и т.д. на практике трансформируются в аналогичные понятия и действия, но относящиеся к каждому конкретному критическому месту индивидуально. Исключение может составить лишь случай возникновения многоочагового усталостного повреждения, о котором шла речь ранее.