Напряжений полученные

По сравнению со шпоночными зубчатые соединения имеют ряд преимуществ: у них большая нагрузочная способность, так как суммарная поверхность смятия шлицев больше, чем в шпоночном соединении при том же диаметре вала; вал имеет большую усталостную прочность, так как концентрация напряжений получается менее острой, чем от шпоночной канавки; обеспечивается лучшее центрирование насаженной на вал детали, что особенно важно при высоких угловых скоростях. Особенно удобны зубчатые соединения в различных коробках передач, где зубчатые колеса при переключениях надо перемещать вдоль валов.

соединении при том же диаметре вала; вал имеет большую усталостную прочность, так как концентрация напряжений получается менее острой, чем от шпоночной канавки; обеспечивается лучшее центрирование насаженной на вал детали, что особенно важно при высоких угловых скоростях. Особенно удобны зубчатые соединения в различных коробках передач, где зубчатые колеса при переключениях надо перемещать вдоль валов (подвижные соединения).

Благоприятное сочетание характеристик кратковременной и длительной прочности и пластичности с высоким сопротивлением релаксации напряжений получается при сочетании субструктурного и карбидного упрочнения с равномерным распределением карбидных частиц радиусом, не превышающим

точных сжимающих напряжений стост (рис. 7-10). После цементации и термической обработки их величина у по* верхности .достигает 100 кгс/мм2. Известно, что отпуск при температурах примерно 260 °С снижает уровень сжимающих напряжений, а иногда приводит к изменению их знака (растягивающие напряжения при этом достигают 30 кгс/мм2}. Максимум сжимающих напряжений получается при содержании углерода в 1,2—1,3%. Шлифовка цементированной поверхности приводит к новым эффектам по распределению напряжений и будет рассмотрена ниже.

Сопоставление соответствующих эпюр в двух стержнях показывает, что в части, удаленной от места приложения нагрузки на сравнительно небольшую величину, напряженное состояние при любом законе распределения силы по торцу оказывается практически одинаковым. Лишь в частях, примыкающих к нагруженным торцам, распределение напряжений получается существенно различным.

интенсивности напряжений. Получается, что энергия активации Q

Большая точность определения направлений главных напряжений получается путём промеров по точкам при помощи спаренных николей или компаратора [16] (см. стр. 263). Операции в этом случае сводятся к тому, что, выделив каким-либо образом рассматриваемую точку (например, при помощи диафрагмы с малым отверстием), вращают спаренные поляризатор и анализатор до угасания луча, проходящего через рассматриваемую точку; отсчёт по лимбу поляризатора определяет направление главных напряжений в рассматриваемой точке.

В технологическом маршруте (см. табл. 46) приведен обычный порядок обработки. В этом случае промежуток времени между началом обработки и получением окончательных размеров значительно больший, поэтому выравнивание температуры и напряжений получается более полным, а следовательно, и точность обработки выше. Время же обработки в обоих случаях практически одинаково.

На рис. 4.15 приведены результаты расчета распределения напряжений при a = 5. Если температура на внутренней поверхности низка по сравнению с температурой на наружной поверхности (Г„ > Tt), то распределение напряжений получается плоским. Из уравнения (4.62) следует, что если разность температур Т0 — Тг увеличивается, то скорость ползучести почти совпадает [34 J со скоростью ползучести при постоянной температуре равной средней температуре Гт = (Т0 + Tt)/2. На рис. 4.16 приведены результаты испытаний на ползучесть трубы из котельной стали с 0,19% С под действием внутреннего давления, причем для создания температурного градиента внутри трубы пропускали поток воды.

ным отверстием (рис. 6.3, а), где i коэффициенты ослабления концентрации напряжений были подсчитаны на основании экспериментальных данных, приведенных в табл. 6.1 и 6.2. Эта диаграмма показывает, что наилучшая оценка предела прочности в случае концентрации напряжений получается в предположении наличия зависимости между величинами Y~a и ав. Разброс является результатом частично экспериментальной ошибки (в частности, когда результаты взяты из многих источников) , частично результатом зависимости чувствительности к концентрации напряжений не только от предела прочности при

Результаты испытания Хемпелем образцов с поперечными отверстиями (см. рис. 6.1) показывают, что максимальный предел выносливости при наличии концентрации напряжений получается для стали из числа испытанных с наиболее высоким, около 126 кГ/мм2, пределом прочности при растяжении. Более поздние результаты проведенных испытаний Помпом и Хемпелем образцов с кольцевой выточкой (см, табл. 6.4) показывают, что оптимальное значение предела выносливости, вероятно, имеет место при немного более низком значении предела прочности при растяжении, чем 126 кГ/мм2. Принимая во внимание исключительную чувствительность образцов с выточкой к неточности установки, приходим к выводу, что стали с пределом прочности при растяжении примерно 126 кГ/мм2 обеспечивали бы оптимальные усталостные свойства материала при наличии концентрации напряжений. При концентраторах, дающих низкий коэффициент концентрации напряжений, поведение материала приближается к усталостному поведению в условиях деформации без концентрации, причем максимальный предел прочности стали при растяжении дает и максимальный предел выносливости (см. рис. 2.4). В обычных элементах конструкций, имеющих переменные сечения, не следует использовать стали с высоким пределом прочности при растяжении из-за высокой чувствительности к поверхностным царапинам и приложенному среднему или остаточному напряжениям, так что, вероятно, сталь с пределом прочности при растяжении 112 кГ/мм2 дала бы с практической точки зрения максимальное значение предела выносливости. Все это относится к обычным типам сталей; с прогрессом в области металлургии, возможно, появятся стали новых типов, для которых оптимальное значение предела выносливости при наличии концентрации напряжений может быть получено при более высоком пределе прочности при растяжении.

Некоторые особенности распределения напряжений, полученные в предыдущем разделе и оценки прочности сварных элементов с угловыми переходами обусловленными смещением кромок: параметр У) не зависит от нагрузки, определяется лишь углом Р; при х -> О напряжения стремятся к бесконечности; для заданного дефекта поля напряжений определяются одним параметром К j, что позволяет выбрать величину K! в качестве критерия при оценке прочности. С ростом нагрузки величина КИН возрастает и при достижении некоторой критической наступает предельное состояние в вершине дефекта, в дальнейшем возможно нестабильное распространение разрушения. Таким образом, общая расчетная схема, принятая в механике разрушения сохраняется и в данном случае: К] = Кс*. Однако, заметим, что такой подход имеет следующий недостаток. Значение этого параметра Kc* и его размерность зависит от угла раскрытия р. Для расчетного определения прочности необходимо определять зависимость

Приведем выражения для комплексного представления смещений и напряжений, полученные Г. В. Колосовым в 1909 г. [84, 187] :

называемых концентрациями напряжений. Причинами появления концентрации напряжений являются резкие изменения формы детали, внутренние металлургические дефекты материала (инородные включения и раковины, образовавшиеся при формировании исходных слитков), технологические дефекты вследствие обработки, а также случайные надрезы и царапины на поверхности детали. Указанные причины называются концентраторами напряжений. Формулы для определения номинальных напряжений, полученные при исследовании простых деформаций (растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение) с использованием гипотезы плоских сечений, оказываются непригодными для определения напряжений, вызванных

Полученные опытные значения cr_i были использованы для расчета предложенного в работе [122] критерия чувствительности материала к концентрации напряжений V, учитывающего размеры образца и величину градиента напряжений у поверхности концентратора. Значения v для различных типов надреза существенно различались, поэтому были найдены средние значения vcp, по которым рассчитывали значения сг_ь Опытные сг^ и расчетные 0f_i пределы выносливости для надрезов остротой 1,5 и 0,5 мм оказались близки друг к другу, а для надрезов остротой 0,1 мм расхождение достигало 25% в сторону занижения значений cr_i.

Обозначим через k\ коэффициенты интенсивности напряжений, полученные без учета влияния стрингеров. Тогда действительные коэффициенты интенсивности напряжений в кончике трещины можно получить путем суммирования в виде

При каждой температуре испытаний на карте нанесены значения критических напряжений перехода из области низких в область высоких напряжений, полученные при анализе экспериментальных данных по теориям ползучести. Таким путем на карте нанесены две области ползучести, механизмы которых определяются при каждой температуре уровнем напряжений. Соответственно в этих областях есть различия в типе разрушения.

Рис. 2.3. Картины распределения напряжений, полученные методом фотоупругости при сжатии трех разных моноволокон Е-стекла в эпоксидной матрице, показывающие наличие регулярного (с малой длиной волны)

жений. Предлагалось или вообще не учитывать эти напряже-ния, или удовлетворяться их оценкой с позиций линейной упругости [36]. В этой связи в главе рассмотрено влияние свойств ползучести одной из компонент композита на термические усадочные напряжения боропластиков на эпоксидном связующем. Сравниваются расчетные величины напряжений, полученные при помощи предлагаемого приема и метода, не учитывающего ползучесть. Оценено влияние усадочных напряжений на последующее механическое поведение композитов.

Теоретические aff и эффективные Ка коэффициенты концентрации напряжений, полученные при усталостных испытаниях образцов с острыми надрезами

В качестве подтверждения правильности полученных теоретических закономерностей приведем результаты экспериментальных исследований. На рис. 24 показаны построенные по экспериментальным результатам диаграммы предельных напряжений, полученные Т. Гарнеем при испытаниях на усталость плоских образцов с приваренными ребрами жесткости (кривая 1) и накладками (кривая 2). В обоих случаях образцы после сварки подвергали отжигу, чтобы исключить влияние остаточных сварочных напряжений. Образцы с приваренными ребрами разрушались при нагружении с различной асимметрией

Экспериментальные наблюдения X. Ниситани показали, что для одного ,и того же материала значения аокр могут существенно изменяться при изменении параметров надреза. На рис. 50 приведены зависимости разрушающих напряжений и напряжений, вызывающих появление трещин, от •теоретического коэффициента концентрации напряжений, полученные экспериментально для образцов диаметром 5 мм из углеродистой стали (0,23% С;ат = 285МПа;0в = 479МПа). ^Изменяли только глубину надреза (ОД я 0,5 мм). Критические значения теоретического коэффициента концентрации напряжений оказались равными «акр = 1,7 при / = 0,1 мм и аакр = 2,3 при ? = 0,5 мм, а постоянные номинальные пределы выносливости (номинальные напряжения, необходимые для развития трещины) а_1 = 160МПа и 0_i=125 МПа соответственно.