Напряжений растяжение

Затруднения при сварке и наплавке меди на сталь связаны с ее физико-химическими свойствами, высоким сродством меди к кислороду, низкой температурой плавления меди, значительным поглощением жидкой медью газов, различными величинами коэффициентов теплопроводности, линейного расширения и т. д. Одним из основных возможных дефектов при сварке следует считать образование в стали под слоем меди трещин, заполненных медью или ее сплавами (рис. 173, а). Указанное явление объясняют расклинивающим действием жидкой меди, проникающей в микронадрывы в стали по границам зерен при одновременном действии термических напряжений растяжения.

Упругопластическое деформирование металла приводит к возникновению в поверхностном слое заготовки остаточных напряжений, растяжения или сжатия. Напряжения растяжения снижают сопротивление усталости металла заготовки, так как приводят к появлению микротрещин в поверхностном слое, развитие которых ускоряется действием корродирующей среды. Напряжения сжатия, напротив, повышают сопротивление усталости деталей. Неравномерная релаксация остаточных напряжений искажает геометрическую форму обработанных поверхностей, снижает точность их взаимного расположения и размеров. Релаксация напряжений, продолжающаяся в процессе эксплуатации машин, снижает их качество и надежность.

и) коррозионным растрескиванием — коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных (рис. 3, 2и) или межкристаллитных трещин (например, коррозия некоторых деформируемых сплавов магния с алюминием в атмосфере или воде при наличии растягивающих напряжений и так называемое сезонное растрескивание холодно деформированных а- и р-латуней, содержащих более 8—10% Zn, при коррозии в атмосфере, содержащей NH3, SO2 и др.

где л. - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений; ар - составляющая номинальных напряжений растяжения, МПа; Мр = 1 + 0,12(l-2hK / 1К ); М = 1 _ o,64hK / а ; Ьк - глубина трещины, мм; 1К - длина трещины, мм; а - длина зоны, в пределах которой составляющая изгибных напряжений сохраняет положительное значение, мм

Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например вследствие уклона полки швеллера, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т. д. Во всех этих случаях кроме напряжений растяжения в стержне болта появляются напряжения изгиба. Напри- а) _ i3QT
При монтаже конструкции нередко возникает необходимость стыковки балок. Типы стыков балок двутаврового сечения показаны па рис. 7.26, а—в. При монтаже обычно используют совмещенный стык (рис. 7.26, а), выполняя его ручной сваркой пли полуавтоматом в среде СОч. Раздвинутый стык (рис. 7.26, 6) применяют как технологический. Назначая последовательность выполнения шкот, поясов и стенки, необходимо иметь в виду следующее. Нел и в первую очередь сварить стыки поясов, то стык стенки придется выполнять в условиях жесткого закрепления, ччо может способствовать образованию трещин в процессе сварки. Когда вначале сваривают стык стенки, то в стыках поясов возникает высокий уровень остаточных напряжений растяжения, что может снизить усталостную прочность при работе на изгиб. Для облегчении условий сварки стыка участки поясных швов балки длиной L (рис. 7.26, а) иногда не доваривают, а выполняют их после сварки стыковых швов. Так как поперечная усадка свариваемого последним шва будет восприниматься элементом длиной !., то значение остаточных напряжений окажется меньше, чем при жестком закреплении. Однако в элементах, свариваемых в первую очередь, появление свободного участка L может вызвать коробление из-за потери устойчивости под напряжением сжатия. Для каждого конкретного случая в зависимости от перечисленных

•электрохимического потенциала. Коррозия без заметных внешних признаков быстро развивается по границам зерен, вглубь, резко снижая при этом механические свойства. Сталь, пораженная иптер кристаллитной коррозией, теряет металлический звук и при изгибе дает падоывы по границам зерен в местах коррозионного разрушения металла. Кроме того, различают коррозию под напряжением, которая возникает при одновременном действии коррозионной среды и, обычно напряжений растяжения. Разновидностью этой коррозии является .коррозионное растрескивание, т. е. образование в металле тонкой сетки трещин при воздействии коррозионной среды и напряжений.

В деталях, подвергающихся чистому изгибу, целесообразно вводить некоторую асимметрию сечений с целью уменьшения напряжений растяжения за счет увеличения 'напряжений сжатия.

силовую металлическую 'арматуру располагать по направлению растягивающих усилий; на участках, подвергающихся изгибу, сосредоточивать арматуру в области действия максимальных напряжений растяжения.

Эффективен наклеп в напряженном состоянии, представляющий собой сочетание упрочнения перегрузкой с наклепом. При этом способе деталь нагружают нагрузкой того же направления, что и рабочая, вызывая в материале упругие или упруго-пластические деформации. Поверхностные, слои металла, подвергающиеся действию наиболее высоких напряжений растяжения (случай изгиба) или сдвига (случай кручения), подвергают наклепу (например, дробеструйной обработкой). После снятия нагрузки в поверхностном слое возникают 'остаточные напряжения сжатия, гораздо более высокие, чем при действии только перенапряжения или только наклепа.

Другой пример упругого упрочнения — скрепление резервуаров, - выполненных из легких сплавов путем намотки стальной проволоки (или ленты) в один или несколько рядов (рис. 271, я — е). При намотке в стенках сосуда создаются напряжения сжатия (г), которые, вычитаясь из напряжений растяжения, возникающих под действием внутреннего давления (& значительно уменьшают конечные напряжения в стенках сосуда (е). Напря-

под действием механических напряжений растяжение више С, 5 ЦОи Ша) в пластовой минерализованной (190 г/л) среде под давлением двуокиси углерода 2,5 Ша наряду о общеЗ равномерной коррозией со скоростью проникновения до 0,1 мм/год протекает ииттин-говая и язвенная коррозия со скоростью проникновения до 1,0 iMM/год и наводорокидание металла за счёт реакции водородной де~ соляризации

k-i — коэффициент интенсивности симметричных напряжений (растяжение — сжатие); /с2 — коэффициент интенсивности антисимметричных напряжений (сдвиг). Экспериментальные данные сопоставлены для одного критического объема гс.

В работе [10] изучено развитие поврежденности при статическом растяжении и циклическом нагружении композитов с матами из рубленой пряжи и полиэфирной матрицей. Циклическое нагружение проводилось при пульсирующем растяжении и при симметричной форме цикла напряжений (растяжение — сжатие), чтобы получить большую и малую долговечности. Поверхности образцов были отполированы до испытаний, и некоторые выбранные участки были сфотографированы с применением микроскопа. В процессе испытаний те же части вновь фотографировались при том же увеличении. Для оценки расслаивания на каждой микрофотографии подсчитывалось число отслоенных волокон и измерялась общая длина трещин в смоле. Было обнаружено, что число отслоений и длины трещин в смоле значительно менялись в зависимости от расположения исследуемых участков. Однако в общем виде результаты, а именно число отслоений или длины трещин,

нами, полученных методом пропитки эпоксидной смолой в пресс-форме с использованием мокрой укладки. Три группы результатов относятся к пульсирующим растяжению, сжатию и симметричному циклу напряжений растяжение — сжатие. Данные представлены в максимальных напряжениях безотносительно к их знаку. Статическая прочность на растяжение и сжатие нанесена по оси абсцисс произвольно для одной четверти цикла. Статическая прочность на сжатие значительно ниже, чем на растяжение, и отсюда ясно, что для обоих видов циклов напряжений, включающих сжатие, усталостная прочность ограничивается прочностью композитов на сжатие.

а — статические свойства на растяжение; б — статические свойства на сжатие; X — пульсирующее растяжение; • — симметричный цикл напряжений (растяжение — сжатие); О — пульсирующее сжатие.

Практическое значение может иметь тот факт, что сигнал в области полей второго максимума оказывается линейно зависимым от амплитуды циклических напряжений (рис. 4, а). Это позволяет бесконтактно измерять амплитуду циклических напряжений растяжение—сжатие.

Осевое нагружение или изгиб характеризуются тем, что в обоих случаях поверхностные слои детали испытывают качественно одинаковые циклы напряжений (растяжение-сжатие) . Отличие состоит только в том, что при изгибе присутствует в зависимости от размера детали более или менее заметный градиент напряжений по ее сечению. Однако коэффициенты, связанные с появлением нераспространяющихся усталостных трещин и микротрещин при обоих режимах нагружения, практически можно считать одинаковыми. Для усталостных трещин, торможение которых является результатом специфики распределения напряжений у острых концентраторов напряжений, эффект градиента, связанного со схемой приложения нагрузки (из-

Одна из причин преимущественного распространения трещин параллельно поверхности заключается в том, что на поверхности трещины легко закрываются под действием сдвиговых сил при скольжении неровностей. Кроме того, трещины, расположенные параллельно поверхности, находятся под действием цикла напряжений растяжение—сжатие при каждом прохождении неровности, чтс благоприятствует их распространению в отличие от трещин, расположенных перпендикулярно поверхности. Преимущественной распространение трещин перпендикулярно поверхности наблюдается лишь для чрезвычайно хрупких тел в том случае, если под поверхностью нет дефектов в форме микротрещин.

нижних волокон сечения. Знаки напряжений: растяжение (+), сжатие ( — ).

легирующих добавок в стали и не зависит от термической обработки, геометрии образца и типа напряжений (растяжение-сжатие, изгиб, кручение). Критическое число NK зависит от легирующих добавок и термической обработки, но эта зависимость незначительна и ею можно пренебречь.

Вид и характер напряжений. Под влиянием приложенных нагрузок, в соответствующих сечениях деталей возникают следующие основные виды напряжений: растяжение, сжатие, сдвиг (срез), изгиб и кручение. Несколько одновременно действующих основных видов напряжений являются сложными напряжениями. Например: сжатие или растяжение с изгибом, сжатие или растяжение с кручением, изгиб с кручением.