Напряжений склонность

Результаты расчетов укапывают на то, что жесткость заплаты является основным фактором (но сравнению с размерами ;;аилаты и числом точек ее скрепления с пластиной), определяющим ее влияние па коэффициент интенсивности напряжений. 0,;<>д\ет заметить, однако, что ш:п:-льзов1!Н!10 приведенных выше ре.чультатои н вьпюдов существенно» in 'раничтшетсн принятым при решении предположением о возможности сноса сил взаимодействия пластин и ;>еСер жесткости в срединную плоскость пластин. Такой подход,

строго говоря, правомерен лишь для случая симметричного относительно срединной плоскости пластин, расположения ребер, а также для упомянутой ранее задачи подкрепления проволочными петлями. В противном случае и.чгибные напряжения, действующие в пластине, могут не только уменьшить подкрепляющий эффект ребер жесткости, но и принести it увеличению коэффициента ин-теч"ни!1ости напряжении в кончите трещины. Может возникнуть ситуация, подобная таковоп при внецентрешгом растяжении, .характерном для растягиваемой пластины, подкрепленной накладным листом. С этой точки зрения наиболее достоверные результаты получены для методов конструкционного торможения трещин, основанных на использовании разгружающих отверстий. Т миге отверстия не вносят нежелательный эксцентриситет и зачастую более просты в исполнении и пе требуют дополнительных затрат металла. На рис. 21.5 приведена зависимость коэффициента интенсивности напряжений для трещины, распространяющейся между двумя отверстиями, от геометрии трещины п отверстий [302].

Метод испытания с жестким нагружением получил в настоящее время наибольшее распространение, т.к. такое нагружение имеет место в концентраторах напряжений. Результаты испытаний при жестком нагружении представляют в виде зависимости: размах или амплитуда в виде циклической деформации Де (с! от числа циклов

плат. При моделировании компоненты схемы представляются линейными эквивалентными схемами входных и выходных цепей, проводится частотный анализ, фиксируются максимальные амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей, электрических токов и напряжений, результаты используются для принятия необходимых конструктивных решений. Программа BoardSpecialist применяется для анализа выбросов, задержек сигналов в печатных проводниках, уровней интерференционных сигналов, возникающих вследствие электромагнитной связи между проводниками. Программы Greenfield 2d и Greenfield 3d служат для анализа статических электрических и магнитных полей в геометрических конструкциях, плоских и объемных соответственно, расчета полосковых и микрополосковых устройств, взаимных индук-тивностей и емкостей многопроводных линий передачи.

храняющие существенное значение на расстоянии от края, равном толщине слоя. Максимальные межслойные напряжения соответствуют Z//&Q = 1,0 и имеют на свободной кромке (у/Ъ = 1) величину fzxlex > 2,0. Пайп и Пейгано [29] построили зависимость, иллюстрирующую влияние угла 9 (0 s=; 9 =5 90°) в слоистом композите [±6]g на величину возникающих на кромках касательных напряжений; эти напряжения %Х2 представлены в долях от максимальных tj^/Tjtzmax (соответствующих 9я=*35°) на рис. 17. Как видно, эти напряжения значительны в композитах с ориентацией слоев от [±15]g до [±55]g с резким падением до нуля в композите [±60]g. Пайп и Пейгано сравнили полученные ими результаты определения ох, txy и txz с данными Панно и Эвенсена [30] (рис. 18). Наибольшая разница в результатах относится к меж-слойному сдвигу, для которого Паппо и Эвенсен [30] предсказывают конечное значение ггх/ех — 1 на свободной кромке.

В дальнейшем Пейгано и Пайп [24] рассмотрели влияние последовательности укладки слоев на кромочный эффект в эпоксидном слоистом боропластике при одноосном растяжении с учетом термических напряжений. Результаты приближенных расчетов показывают, что у кромок возникают межслойные растягивающие напряжения о"г, являющиеся возможной при-

Для изучения накопления повреждений в стеклопластиках было предпринято относительно немного попыток. В работе [1] описаны испытания композитов из препрега и эпоксидной смолы при двухступенчатом изменении уровня напряжений. Вычисление суммы отношений числа циклов проводилось для сравнения с хорошо известным правилом Майнера [7]. Хотя и было сделано предположение о влиянии последовательности приложения напряжений, результаты [1] оказались статистически незначимыми при допустимом уровне в 1%. В работе [5] были проведены также испытания слоистых композитов с эпоксидной матрицей на основе стеклоткани при двухступенчатом уровне напряжений. И снова предполагалось, что последовательность напряжений играет некоторую роль, однако, хотя авторы и рассмотрели применимость нескольких критериев учета накопления повреждений, они пришли к выводу, что проведенных экспериментов недостаточно для статистической обработки. Было замечено, что в дальнейшей работе следует принимать во внимание развитие повреждений.

ния, но и предсказанный вид разрушения композита. Полагалось, что определение последовательности протекания процессов распространения трещин (т. е. предшествует ли появлению поперечной трещины трещина, распространяющаяся в направлении нагружения) не менее важно, чем определение уровня предельных напряжений. Результаты расчетов подтвердили следующие, ранее обнаруженные экспериментальные факты:

В работе [137] приводятся результаты испытаний при малом числе циклов нагружения сварных газгольдеров диаметром 3000 мм с толщиной стенки 17 мм. Повторное нагружение производилось водой с частотой 3 цикла в минуту. При максимальном пульсирующем давлении мембранные кольцевые напряжения достигали 970 кгс/см2. Первая трещина в газгольдере появилась в продольном сварном шве обечайки после 37 000 циклов нагружения. После 38 250 циклов длина трещины достигла 130 мм. На внутренней поверхности были обнаружены также трещины в шпангоуте, т. е. в зоне больших изгибных напряжений.

Для оценки влияния величины концентратора напряжений на эффективность поверхностного наклепа были проведены испытания на усталость образцов из стали 45 диаметром 26 мм гладких и с концентратором напряжений глубиной 4 мм, радиусом при вершине 0,2 мм и углом при вершине 60°. Каждый образец имел по четыре надреза, расположенных на расстоянии 15 мм один от другого, что позволило применить методику исследования трещин, развивающихся в концентраторах, работающих на различных уровнях переменных напряжений. Результаты испытаний, проведенных на базе 107 циклов, приведены на рис. 63. Исходные гладкие образцы имели предел выносливости 225 МПа (кривая 1). Кривые 2 и 3, соответствующие возникновению трещины и разрушению надрезанных образцов, показывают, что выбранный для исследований концентратор напряжений (а0 = 4) является закритическим, т. е. обусловливает возникновение в нем нераспространяющихся усталостных трещин. Поверхностный наклеп приводит к резкому (более чем в 2,5 раза) увеличению предела выносливости образцов с концентраторами напряжений (кривая 4). При этом предел выносливости по разрушению наклепанных надрезанных образцов (cr_ip = 235 МПа) оказался несколько выше предела выносливости гладких образцов без наклепа (a_i = 225 МПа). Значительно меньше изменился в результате наклепа предел выносливости стали по трещино-образованию (увеличился от 60 до 100 МПа).

Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что режимы эксплуатационной нагруженное™ деталей машин во многих случаях характеризуются асимметрией циклически изменяющихся напряжений (9, 10, 23]. В связи с этим возникает необходимость в разработке приспособления, позволяющего проводить программные испытания при асимметричных циклах нагружения.

Склонность 'к концентрации напряжений характеризуют коэффициентами чувствительности материала к концентрации напряжений . .., -А

где углерод (С), марганец (Мп), хром (Сг), молибден (Мо), ванадий (V), никель (Ni), медь (Си)—максимальные массовые содержания этих элементов в стали (%) согласно данным технических условий или стандартов. Если для низколегированной стали СЭКв^О,49 %, то сварку можно вести без предварительного подогрева. При сварке стали, склонной к закалке, в околошовной зоне могут появиться закалочные структуры с высокой твердостью, низкими вязкостью и пластичностью, склонные к хрупкости и разрушению даже под действием только сварочных напряжений. Склонность стали к закалке тем выше, а следовательно, свариваемость тем хуже, чем больше в ней углерода, а также легирующих элементов.

Главные недостатки соединений: сложность демонтажа и возможность повреждения посадочных поверхностей при этом; высокая концентрация напряжений; склонность к контактной коррозии из-за неизбежных осевых микросмещений точек деталей вблизи краев соединения и, как следствие, пониженная прочность соединений при переменных нагрузках.

Опасность растрескивания тем больше, чем больше величина растягивающих напряжений в поверхностных слоях сплава. Поэтому следует избегать таких операций, как безоправочное волочение труб, свертка колпачков, сборка латунных деталей с «натягом». При одинаковой величине напряжений склонность к коррозионному растрескиванию меньше у латуней, наи-

Склонность'к концентрации напряжений характеризуют коэффициентами чувствительности материала к концентрации напряжений

Склонность к коррозионному растрескиванию зависят от состава коррози онной среды, величины растягивающих напряжений, химического и фазового CQJ става сталей, природы и величины внутренних напряжений.

Сопротивление высокопрочных сталей коррози онному растрескиванию в значительной степещ зависит от их химического и фазового состава Установлено, что с увеличением содержания угле^ рода, хрома, никеля, молибдена, марганца в мар. тенситных сталях сопротивление их коррозиоино му растрескиванию снижается [103]. Это связаш с увеличением внутренних напряжений в стали Кремний не влияет на склонность мартенситно! стали к коррозионному растрескиванию. Увели ' чение содержания углерода, хрома, марганна i

структурные составляющие сталей, оказывает существенное влияние на сто» кость высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию [103, 116]. Скло» иость высокопрочных сталей к коррозионному растрескиванию в кислых среда; определяется также величиной и характером внутренних напряжений. Послед< ние возникают обычно при термической обработке вследствие образования фа: различного удельного объема при неодновременное™ структурных превращенш в объеме металла. При механической обработке внутренние напряжения Mnryi возникнуть также вследствие пластической деформации, локальных пагревоь и т. п. Установлено, что с увеличением внутренних растягивающих напряженш склонность мартенситпой стали ЗОХГСНА к растрескиванию в 20 %-ной H;SO, увеличивается. Внутренние сжимающие напряжения (возникающие, например при пескоструйной обработке) снижают склонность сталей к растрескиванию.

не только выделением графита, но и образованием несплош-ностей, которому способствовали чередующиеся процессы растворения и выделения графита. Плотность безуглеродистых никеля и кобальта при аналогичных циклических термообработках практически не менялась. В использованных режимах термоцикла температурные изменения происходили сравнительно медленно и не приводили к заметному разрыхлению образцов вследствие релаксации термических напряжений. Склонность к необратимому увеличению объ-

2. При нагреве изделия на начальной стадии термической обработки (температура ниже 200° С) высокие термические растягивающие напряжения, возникающие из-за неравномерности распределения температур, могут вызвать трещины от концентраторов напряжений. Склонность к образованию таких трещин может усиливаться при высокой концентрации водорода в зоне термического влияния или шве.

Горячие, т. е. подсолидусные, околошовные трещины образуются примерно по такой же схеме, как подсолидусные трещины в шве. Причиной их появления служит недостаточность межзерен-ной пластичности основного металла в участке, примыкающем ко шву. Как и в сварном шве, возможен и такой случай, когда очагами для развития подсолидусных околошовных трещин служат кристаллизационные трещины, играющие роль концентраторов растягивающих напряжений. Склонность аустенитной стали или сплава к околошовным трещинам, как будет показано ниже, находится в тесной связи со структурой основного металла.