Напряжений применительно

металла для создания сжимающих напряжений, применение защитных покрытий, катодной защиты, ингибиторов коррозии и др.

Остаточные напряжения, возникающие в слоистом композите в процессе изготовления, могут заметно снизить напряжения, при которых происходит первое разрушение слоя. В настоящее время отсутствуют убедительные данные, позволяющие правильно выбрать начальную температуру для анализа термических напряжений. Применение же термоупругого анализа невозможно без знания температуры, при которой композит свободен от напряжений. Необходима разработка более исчерпывающего анализа прочности слоистого композита, учитывающего и остаточные напряжения.

В данном случае для снижения уровня остаточных напряжений применение термообработки было технически невозможным, дополнительная обработка поверхности наплавленных участков обечайки осуществлялась с применением ультразвукового ударного метода. Ударно-ультразвуковая обработка сварных швов применяется в судостроении при изготовлений корпусных конструкций, для обработки ферм железнодорожных мостов,- -стрел кранов и др.

Известно, что одни и те же среды, в зависимости от метода и условий обработки, оказывают неодинаковое влияние на величину и знак остаточных напряжений. Применение СОЖ может способствовать как увеличению, так и уменьшению остаточных напряжений по сравнению с обработкой без СОЖ-

В соответствии с характером распределения остаточных напряжений определится и эффективность последующего упрочнения наклепом для поверхностно-закаленных деталей. Если в результате поверхностной закалки возникают высокие остаточные сжимающие напряжения, то следующее упрочнение детали наклепом сравнительно мало повышает предел выносливости. Наоборот, в тех случаях, когда поверхностная закалка приводит к образованию растягивающих остаточных напряжений, применение поверхностного наклепа может быть полезным.

Применение рациональных конструкций, исключающих высокие градиенты температур и температурных напряжений

Допустимый уровень вибрации и переменных напряжений в деталях Применение специальных методов уравновешивания роторов, конструкционного демпфирования методов уменьшения и отстройки возбуждений

Применение технологии, гарантирующей отсутствие неблагоприятных остаточных напряжений

Этап 4 анализа прочности и ресурса конструкций при малоцикловом нагружении (рис. 1.3) предусматривает осуществление конструктивных, технологических и эксплуатационных мероприятий для повышения запасов HQ, п^ и пе до уровня требуемых. К числу мероприятий относятся изменения толщин, снижение концентрации напряжений, применение тепловых экранов, использование материалов с более устойчивыми механическими свойствами, применение более совершенных средств дефектоскопического контроля, изменение режимов пуска и остановов и др.

В соответствии с характером распределения остаточных напряжений находится и эффективность последующей пластической деформации для поверхностно-закаленных деталей. Если в результате поверхностной закалки возникают высокие остаточные сжимающие напряжения, то последующее упрочнение детали наклепом дает сравнительно малый эффект в смысле повышения усталостной прочности. Наоборот, в тех случаях, когда поверхностная закалка приводит к образованию растягивающих остаточных напряжений, применение поверхностного наклепа может быть полезным.

Глубину и интенсивность наклепанного слоя так же, как и знак остаточных напряжений, можно регулировать подбором режимов механической обработки и сочетанием последней с различными видами термической обработки деталей. Например, по данным [20], увеличение скорости резания, уменьшение глубины резания, применение более мягких шлифовальных кругов и обильного охлаждения снижают величину и глубину распространения растягивающих остаточных напряжений. Применение отжига, сквозного нагрева с последующим быстрым охлаждением или виброконтактного полирования, выравнивающего температуру в поверхностном слое, позволяет получить в нем остаточные напряжения сжатия.

Полученные таким образом линии допустимых напряжений построены с применением ПЭВ IBM для случая однородного поля напряжений применительно к толстостенным сосудам высокого давления (рис. 4.3, 4.4). Режимы нагружения необходимо выбирать так, чтобы избежать попадания в опасную, с точки зрения возможного разрушения, область, расположенную левее и выше соответствующей кривой. Чем больше величина At тем, при прочих равных условиях, должны быть допускаемые напряжения и соответственно ниже величина отношения [ст]/ат. При постоянном значении At отношение [ст]/ат должно снижаться с увеличением толщины стенки. Например, как видно из анализа рис. 4.3,а, б, если At = 0, то [о]/от составляет 0,62; 0,45; 0,37; 0,32; 0,23; 0,2; 0,19 и 0,8 соответственно при толщине стенки 20, 40. 60, 80, 150, 200 и 300 мм.

Величина коэффициента аст устанавливается на основе теории упругости аналитическими и экспериментальными методами. Для некоторых концентраторов напряжений применительно к конструктивным элементам сосудов и аппаратов значения а„ можно найти по нормативным и справочным материалам.

При накоплении усталостных повреждений в материале при неизменных условиях циклического нагружения доля периода роста усталостной трещины в общей долговечности образца или элемента конструкции существенно зависит от концентрации напряжений. Применительно к гладко-

Выполненные расчеты по уравнению (8.11) показали, что показатель степени "тр" уравнения Париса составляет около 4 при исследованном соотношении главных напряжений. Применительно к изученным зонам с блоками усталостных бороздок разного шага получено одинаковое соотношение шага бороздок, представленного в уравнении (8.11), около границы перехода к возрастанию и снижению уровня напряжения в блоке. Шаг усталостных бороздок составил величину более 2,14х10~7 м/цикл, что в соответствии с единой

Приведем несколько примеров, иллюстрирующих возможности уравнений (2.6.4) и (2.6.5) к описанию деформирования при изменяющихся амплитудах напряжений (применительно к сплаву В-96). Для условного материала эти возможности изучались в работе [98].

В связи с таким характером разрушения необходимо изучение трещиностойкости материалов (предназначенных для изготовления резьбовых соединений) при продольном и поперечном сдвигах. В работах [4—6] приведена подробная библиография работ, выполненных советскими и зарубежными исследователями по оценке трещиностойкости и методом испытаний в условиях продольного и поперечного сдвига. Вопросы расчета коэффициентов интенсивности напряжений применительно к крепежным изделиям энергетических установок рассмотрены в работе [7]. В зависимости от протекания процесса разрушения поле напряжений в вершине трещины определяется тремя коэффициентами интенсивности напряжений. Вид излома образца с трещиной является объективным критерием смены одного механизма разрушения другим. В работе [4] приведены возможные схемы разрушения образцов материала с наклонными боковыми трещинами в условиях хрупкого (обобщенный нормальный обрыв) и квазихрупкого (смешанное разрушение и продольный сдвиг) разрушений.

Дальнейшее развитие способа определения остаточных напряжений применительно к брускам таврового сечения было сделано на основе метода Н. Н. Дави-денкова Л. А. Гликманом и Д. И. Грековым. Этот метод был применен ими для исследования остаточных напряжений в сварных таврах с допущением, что остаточные сварочные напряжения имеют постоянную величину в направлении вдоль шва. Сущность метода состоит в следующем. Примем fx — площадь снимаемого слоя; х — расстояние этого слоя от верхней кромки тавра; 1Х — расстояние слоя от линии центра тяжести, оставшегося после разрезки сечения; F — площадь оставшегося сечения; J х — момент инерции оставшегося сечения и Wx — момент сопротивления оставшегося сечения. Удалим теперь слой fx, в котором действует остаточное напряжение ах. Если это напряжение растягивающее, то удаление слоя fx равносильно добавлению к оставшейся части сечения растягивающей силы

Здесь 3-1 — минимальная величина амплитуды напряжения, ниже которой не происходит накопление усталостного повреждения. Эта величина либо определяется той минимальной амплитудой напряжений, при которой прекращается развитие трещины усталости [обычно величина составляет около (0,4—0,5) o_i], либо эта величина предела усталости ulj по кривой усталости, построенной в минимальных напряжениях при программном испытании на усталость с изменением амплитуд напряжений применительно к плотности распределения Ф' (
При проектировании композитных дисков и роторов необходимо стремиться к симметрии сварного соединения и отсутствию эксцентрично расположенных швов. Это требование, существенное для конструкции высокой точности, обусловлено возможностью появления дополнительных деформаций при механической обработке сваренного изделия за счет эффекта перераспределения остаточных напряжений. Применительно к варианту диска с приварными валами это требование сводится к обеспечению соосности деталей при сварке и отсутствию дополнительных угловых деформаций диска относительно валов, могущих при последующей механической обра-9* 13!

В практику расчета конструкций под усталостными нагрузками вводится учет концентрации напряжений в околошовных зонах. С этого момента основное внимание проектировщиков переключается с анализа прочности швов на анализ прочности основного металла в зонах, прилегающих к швам [76, 77]. Это обосновывалось и данными эксплуатации. Как правило, в конструкциях, работающих под переменными нагрузками, трещины возникали не в швах, а в прилегающих к ним зонах основного металла. Подсчет значений коэффициента снижения допускаемых напряжений применительно к действию переменных нагрузок производили по формуле

т.е. рассматриваемая задача совпадает с задачей теории упругости неоднородных тел с модифицированными выражениями для векторов массовой b'j и поверхностной нагрузки p^. Если не учитывать зависимость свойств от температуры, то в выражениях (4.4.11) и (4.4.12) пропадают третье и четвертое слагаемые в левой части В дальнейшем будут рассматриваться методы решения задач теории температурных упругих напряжений применительно к квазистатическим задачам, когда распределение температуры зависит от времени, но не будут учитываться инерционные члены в уравнениях движения.