Напряжений распределение

Оценка взаимодействия волн напряжений проводится по их интен-сивностям, исходя из изложенных соображений, при этом предполагаются известными тензоры кинетических напряжений для соответ-

Для других областей возмущений тензор кинетических напряжений строится аналогично изложенному. К моменту времени tm = == [2 (/„ — /нагр) ус ПрОцесс распространения волн напряжений становится установившимся, плита совершает колебательное движение и находится в напряженном состоянии, которое характеризуется тензором кинетических напряжений (Т). Построение этого тензора для заданной формы плиты приведено в [19]. Если плита изготовлена из вязкопластического материала, то все исследование напряженного состояния и движения частиц плиты в областях возмущений волн напряжений проводится аналогично изложенному, однако функции состояния материала имеют другой вид и определяются по следующим формулам: в случае нагрузки

После основной механической обработки детали высокой точности изготовления (ходовые винты, высоконапряженные зубчатые колеса, червяки и др.) подвергаются отжигу при 570. ..600 °С в течение 2...3 часов, а после окончательной механической обработки для снятия шлифовочных напряжений при температуре 160. ..180 "С 2. ..2, 5 часа. Отжиг для снятия сварочных напряжений проводится при 650. ..700 "С.

Проверка напряжений и проверка на устойчивость. Проверка напряжений проводится по немецким нормам на расчеты крановых конструкций TGL 13470. По этим нормам отдельно проверяют конструкцию на динамические напряжения и статические напряжения. Допускаемые напряжения выбирают по нормам TGL 13500. При расчетах на ЭВЦМ использовались формулы Климанда, аналитически выражающие соответствующие кривые пределов усталости. Проверка на устойчивость производится по нормам TGL04114.

Определение остаточных напряжений на основе измерения коэффициентов интенсивности напряжений в вершинах создаваемых трещин с применением фотоупругих покрытий. Разработана методика определения остаточных напряжений в деталях на основе измерения с применением фотоупругих покрытий коэффициентов интенсивности напряжений А/ и Кц в вершинах создаваемых трещин. Представлены метод расчета остаточных напряжений по полученным зависимостям К] (S) и Кц (S) дня деталей различной формы (S — линия распространения трещин) и аналитические зависимости для случаев, когда деталь может рассматриваться как бесконечная плоскость с краевой трещиной. Для деталей произвольной формы расчет остаточных напряжений проводится численным методом.

Решение нелинейных краевых задач механики деформируемого твердого тела осуществляется в этом случае численными методами (см. гл. 8) с использованием модельных представлений или обобщенных кривых циклического и длительного циклического деформирования [3—7]. Если для оценки прочности и ресурса предполагается использование нормативных подходов [2], расчет напряжений проводится для основных режимов эксплуатационного нагружения и их многочисленных комбинаций с тем, чтобы выявить ситуацию с максимальными амплитудами напряжений и наибольшими повреждениями (см. гл. 11). Для сокращения объема вы-водимой информации в этом случае анализ напряжений и дефор-маций осуществляется для заранее заданного набора сечений (типа t± — tn t2 — f2 по рис. 12.1).

Остаточные напряжения могут вызвать изменение размеров, коробление и поводку изделия в процессе его обработки (например, резанием), эксплуатации или хранения. При резании за счет удаления части металла происходит нарушение равновесия остаточных напряжений, влекущих за собой деформацию изделия. Изменение размеров в процессе хранения связано с перераспределением остаточных напряжений при их релаксации. Отжиг стальных изделий для снятия напряжений проводят при температуре 160—700 °С с последующим медленным охлаждением. Например, многие детали прецизионных станков (ходовые винты, высоконапряженные зубчатые колеса, червяки и др.) нередко проходят отжиг (отпуск) при 570—600 °С в течение 2—3 ч после основной механической обработки и при 160—180 °С 2—2,5 ч после окончательной механической обработки для снятия шлифовочных напряжений. Отжиг для снятия сварных напряжений проводится при 650—700 °С.

При анализе расчетов на прочность проверяют правильность учета режимов эксплуатации, выбора основных геометрических размеров, использования в расчете физико-механических характеристик материала, применения различных критериев прочности, определения напряжений, проводится поиск возможных ошибок и недостатков.

5.3.15. Формирование циклов напряжений проводится таким образом, чтобы каждый раз на трех графиках изменения напряжений (crf)y, (ст^)д, (aF)lk для выбранной последовательности по времени эксплуатационных режимов работы и нагружения из остающихся участков была получена наибольшая возможная амплитуда местного приведенного напряжения.

Измерение динамических напряжений проводится с помощью термостойких тепзорезисторов на металлической подложке с базой решетки 10 мм и сопротивлением порядка 150 ом. Максимальная рабочая температура тензорезисторов составляет 430° С, коэффициент чувствительности при температуре 250° С равен 1,8. В каждой исследуемой точке устанавливаются два тензорезистора в известных направлениях главных деформаций. Для герметизации датчики закрывают колпаками, которые обвариваются по контуру. Соединительные провода от датчиков выводятся в защитных трубках диаметром 6 мм толщиной стенки 1 мм, которые по всей трассе внутри аппарата крепятся к поверхности элемента скобами, приваренными с шагом 150—200 мм. Для измерения динамических напряжений применяется мостовая схема с выносной компенсацией по активной и емкостной составляющим. Такая схема позволяет значительно сократить время балансировки мостов при переключении датчиков. Перед каждым измерением проводится статическая тарировка каналов путем последовательного подключения в плечо моста постоянного сопротивления величиной 0,01 ом с регистрацией отклонения светового луча на экране осциллографа. В качестве вторичных приборов используются тензометрические усилители и светолучевые осциллографы. Суммарная погрешность измерений динамических напряжений составляет 12% от предела измерений. Одновременно можно записать сигналы по двадцати каналам, что обеспечивает регистрацию необходимого для анализа количества тензорезисторов и датчиков пульсаций давления.

Расчет эквивалентных напряжений проводится по реальным фактическим нагрузкам с учетом коэффициентов концентрации напряжений и прочности сварных соединений для различных условий нагружен™. Расчетные уравнения в общем виде приведены в табл. 4.5. В расчет вводятся данные по давлению пара, изгибающим и крутящим моментам, сосредоточенным силам, конструкционным особенностям и размерам сварных

Таким образом, при увеличении нагрузки происходит процесс самд-упрочнения, обусловленный развитием деформации и вызываемым ею более благоприятным распределением нагрузок. Но одновременно деформация вызывает увеличение жесткости системы, действующее обратно. На известном этапе наступает состояние равновесия, определяющее истинные величины напряжений и деформаций системы. Действительные мгновенные прочность и жесткость системы всецело зависят от величины нагрузки и жесткости участков, передающих и воспринимающих нагрузку. Установить ее расчетом в большинстве случаев невозможно. Ясно только, что система, самолриспосабяива'ясь к условиям нагрузки, приходит в состояние, промежуточное между пределами, приведенными на рис. 71, а и в.

Приведем еще один пример влияния упругости на величину напряжений: распределение нагрузки по длине зуба в зацеплении дисковых зубчатых ' колес. Характер распределения нагрузки и. ее максимальная величина зависят от взаимного расположения дисков колес. Если они находятся, в одной плоскости у торца зубьев (рис. 72, а), то нагрузка сосредоточивается преимущественно в узле жесткости, т. е. в плоскости расположений дисков. Остальная часть зубьев, находящаяся на сравнительно упругом ободе, нагружена меньше» Вероят- ,

Распределение напряжений по глубине поверхностного слоя существенно влияет на физико-механические и триботехнические свойства. Метод скользящего пучка позволяет послойно измерить величину микронапряжений второго рода. На рис. 6.9 показаны зависимости о от толщины поверхностного рассеивающего слоя.

Рис. 12. Влияние термических эффектов на распределение напряжений . Распределение напряжений ах при у = 0.59 см:

В развитой Девиджем и Грином концепции рассмотренаЧолько возможность образования трещины до приложения внешней нагрузки, но их концепцию следует применять и в том случае, когда приложенная нагрузка либо увеличивает уже имеющиеся остаточные поля энергии деформации, либо приводит к развитию новых концентраций напряжений, отсутствующих до приложения нагрузки. В первом случае с ростом приложенного напряжения увеличивается энергия деформации в теле и энергия деформации, связанная с частицей и окружающей ее матрицей. Это существенно уменьшает критический размер частицы, при котором впервые появится трещина. Во втором случае новые концентрации напряжений могут возникать вследствие различного поведения частиц и матрицы при приложении напряжения и влияния взаимного стеснения. Эти концентрации напряжений являются следствием различных упругих свойств [20] и характерны для всех композитных систем. Подобно остаточным термическим напряжениям, они не зависят от размера частицы и сильно локализованы. В отличие от распределения остаточных термических напряжений распределение напряжений, обусловленных различными упругими свойствами, зависит от направления приложенного усилия (см. рис. 14, раздел V,B).

Влияние остаточных сварочных, напряжений. Распределение остаточных сварочных напряжений в продольных, тавровых и пересекающихся сварных швах замеряли с помощью пружинных датчиков деформации; полученные результаты графически представлены на рис. 6, а — в. Максимальное растягивающее напряжение было почти равным сг0,2 основного металла независимо от типа сварного соединения [5].

а коэффициент разброса 0,065. В области низких напряжений распределение отклоняется от прямой линии. В рассматриваемом случае распределение не является идеально нормальным. Однако в окрестностях средних значений можно считать, что имеет место практически нормальное распределение. Ранее указывалось, что прочность композита, армированного волокном, может быть подобрана соответствующим образом за счет изменения содержания волокна в материале. При этом разброс прочности может быть сведен к небольшой величине. Однако следует иметь в виду, что в действительности трудно избежать разброса содержания волокна.

..i. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В КВАДРАТНОЙ ПЛАСТИНЕ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ КРУГЛЫМ ОТВЕРСТИЕМ, НАГРУЖЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Методика исследования и проведение эксперимента. Подробное изучение распределения напряжений в квадратной пластине с круглым отверстием в центре, по контуру которого приложено равномерное давление, было проведено поляризационно-оптиче-ским методом, а также с помощью хрупких покрытий и электрической аналогии. Поляризационно-оптический метод позволил получить картину полос интерференции, дающую по всему полю наибольшие касательные напряжения и напряжения на ненагруженном контуре. На электрической модели из электропроводной бумаги находили линии одинаковых сумм главных напряжений (изопахи). С помощью хрупкого покрытия были определены направления главных напряжений. Распределение напряжений было изучено в 5 пластинах с разным отношением диаметра отверстия к длине стороны пластины (Dla) [16].

ный нагрев детали при помощи кислородно-ацетиленовой горелки до 700° С. В результате этой операции происходит перераспределение остаточных напряжений и появление в районе сосредоточенного нагрева новых тепловых остаточных напряжений, распределение которых по детали в зависимости от положения зоны нагрева бывает весьма разнообразным. Однако во всех случаях в наиболее опасном месте концентрации остаточных напряжений необходимо добиться возникновения благоприятных остаточных напряжений сжатия.

Распределение упругих напряжений в обечайке корпуса реактора показано на рис. 5.11, а, б для различных моментов времени и сечений (см. рис. 5.6). Максимального значения напряжения достигают, как и ранее, в наплавке, нагруженной сжатием, причем осевые напряжения растяжения значительно выше остальных компонент. Для сравнения приведем аналогичные эпюры напряжений, полученные, однако, в предположении однородного материала стенки корпуса реактора (без наплавки) (рис. 5.12). Отчетливо видно влияние разнородности соединения, проявляющееся