Напряжений вызванных

Для металлов с пониженной свариваемостью характерно образование горячих или холодных трещин в шве и з. т. в. (рис. 5.48). Причины возникновения трещин: снижение прочности и пластичности как в процессе формирования сварного соединения, так и в по-слесварочный период вследствие особенностей агрегатного состояния, полиморфных превращений и насыщения газами; развитие сварочных деформаций и напряжений, вызывающих разрушение металла, если они превышают его пластичность и прочность.

Для уменьшения вредного влияния остаточных напряжений, вызывающих деформацию шпинделя не только в процессе его обработки, но и в период эксплуатации, заготовки шпинделей подвергают дополнительной термообработке. После черновых операций они нормализуются, а при дальнейшей обработке осуществляется 1—2 искусственных старения.

Мартенсит по сравнению с другими структурными составляющими стали и особенно с аустенитом имеет наибольший удельный объем: удельный объем аустенита при содержании 0,2 -1,4 % С составляет 0,12227—0,12528, а мартенсита 0,12708—0,13061 см"'г. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения при закалке больших внутренних напряжений, вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

С этой точки зрения объяснимо, что пределы выносливости имеют наименьшее значение в случае симметричных циклов напряжений, вызывающих наибольшие противоположно направленные сдвиги. Этим же, по-видимому, объясняется и то, что кратковременные циклические пере-

Это говорит о том, что лоренцево сокращение является также чисто кинематическим эффектом — в теле не возникает каких-либо напряжений, вызывающих деформацию.

Следует отметить, что сформулированные условия геометрического и механического подобия обеспечивают тождество напряженных состояний и относительных деформаций не во всех случаях. Отклонения наблюдаются, в частности, при хрупком разрушении, при очень больших различиях в абсолютных размерах образцов (масштабный фактор) и в ряде других случаев, каждый из которых имеет свое объяснение. Например, влияние масштабного фактора можно объяснить на основе статистических теорий прочности. Снижение механических свойств при увеличении размеров образцов связывают с увеличением вероятности существования опасных поверхностных и внутренних дефектов — концентраторов напряжений, вызывающих преждевременную деформацию и разрушение.

Рассеяние отсутствует в однородных аморфных твердых материалах типа стекла, пластмассы. Слабое рассеяние в них может возникать под влиянием внутренних напряжений, вызывающих изменение скорости звука и преломление (отклонение) упругих волн. В гетерогенных материалах (чугун, гранит, бетон) рассеяние весьма велико. Большое рассеяние наблюдают также в большинстве металлов даже при высокой степени их однородности.

Мартенсит по сравнению с другими структурными составляющими стали, и особенно с аустенитом, имеет наибольший удельный объем. Удельный объем аустенита при содержании 0,2....0,4 %С составляет 0,12227...0,12528 см3/г, а мартенсита 0,12708...0,13061 см3/г. Увеличение удельного объема при образовании мартенсита является одной из основных причин возникновения при закалке больших внутренних напряжений , вызывающих деформацию изделий или даже появление трещин.

их соотношения, Действительно, при совместном действии изгиба и кручения вал может разрушиться при большом изгибающем и малом крутящем моментах или, наоборот, разрушение может произойти при малом изгибающем, но большом крутящем моментах. Каждому отношению величин изгибающего и крутящего моментов соответствует определенная величина напряжений, вызывающих разрушение вала. Определить опытным путем опасные напряжения для сложного напряженного состояния при всех возможных комбинациях силовых факторов невозможно из-за трудности постановки опытов и практически неограниченного объема испытаний.

Следует отметить, что сформулированные условия геометрического и механического подобия обеспечивают тождество напряженных состояний и относительных деформаций не во всех случаях. Отклонения наблюдаются, в частности, при хрупком разрушении, при очень больших различиях в абсолютных размерах образцов (масштабный фактор) и в ряде других случаев, каждый из которых имеет свое объяснение. Например, влияние масштабного фактора можно объяснить на основе статистических теорий прочности. Снижение механических свойств при увеличении размеров образцов связывают с увеличением вероятности существования опасных поверхностных и внутренних дефектов — концентраторов напряжений, вызывающих преждевременную деформацию и разрушение.

В циклах водной очистки поверхностей нагрева котла происходит резкое охлаждение не только слоя золовых отложений и шлака, а также оксидной пленки и металла. Возникающие при этом температурные градиенты являются источником дополнительных термических напряжений, вызывающих разрушение ок-

с увеличением зерна феррита. Наклеп, даже слабый, снижает магнитную проницаемость и повышает Нс, поэтому материал должен быть полностью рекристаллизован, для устранения внутренних напряжений, вызванных наклепом.

Отжиг применяют для снятия литейных напряжений, а также остаточных напряжений, вызванных механической обработкой. Этот отжиг несколько повышает пластичность.

Для измерения деформаций при высоких температурах разработаны температурно-компенсированные тензодатчики, исключающие влияние кажущихся напряжений, вызванных тепловым расширением поверхности. Компенсированные датчики из константановой проволоки позволяют измерять температуру до 300°С, нихромовые - до 750°С и платиновые - до 1100°С. Высокотемпературные тензодатчики закрепляют на поверхности деталей с помощью термостойких керамических цементов.

основные источники концентрации напряжений, вызванных формой и шероховатостью поверхности, контактные напряжения; происходит изнашивание и зарождаются трещины.

Еще одно разрушение трубопровода Оренбург-Новопсков по кольцевому ремонтному сварному шву было отмечено в 1977 г. на 89-м км трассы. Материал труб и условия эксплуатации ничем не отличались от описанных в первом случае. Ремонтные работы выполнялись в связи с появлением утечки газа. При исследовании разрушения на большей части периметра шва обнаружены большие шлаковые и газовые включения и непро-вары. Ремонтный шов по всей длине был выполнен с прожогами, непроварами, шлаковыми и газовыми включениями. На расстоянии 80 мм от кольцевого монтажного шва на продольном заводском шве обнаружена поперечная трещина, которая возникла в зоне расточки конца трубы и имела характер типичный для труб 01220x11 мм (сталь 14Г2САФ) производства Челябинского трубного завода. В ходе удаления из трубопровода дефектного участка трубы произошло раскрытие зоны резки на 80-100 мм из-за снятия значительных растягивающих монтажных напряжений, вызванных просадкой трубопровода на участке с "ломаным профилем". Исследования показали, что причинами аварии являлись: низкое качество поперечного монтажного и ремонтного швов, последний из которых был наложен после появления утечки газа и имел непровары, прожоги, газовые и шлаковые включения; наличие высоких монтажных напряжений, вызванных неравномерной просадкой трубопровода.

Обезуглероживание наблюдается при нагреве стальных изделий в среде, содержащей избыток паров воды, углекислого газа или водорода. В этом случае происходит выгорание углерода в поверхностных слоях, что значительно снижает прочность стали. В изделиях из инструментальной стали, прокаливающихся полностью или на большую глубину и имеющих обезуглероженный слой, возникают поверхностные трещины глубиной до 1,0—2,0 мм (и даже больше). Они — следствие растягивающих напряжений, вызванных тем, что в обезуглероженном слое при закалке образуется низкоутлеродистый мартенсит с меньшим объемом, чем в сердцевине. Обезуглероживание как процесс, приводящий к образованию трещин, наиболее опасен для сталей с повышенным содержанием углерода (С > 0,5).

Измерители остаточного магнитного поля. Определением областей спонтанной намагниченности можно не только выявлять места с предполагаемыми нарушениями сплошности, но и прогнозировать эксплуатационную стойкость конструкций. Области спонтанной намагниченности возникают в зонах максимальных внутренних напряжений, вызванных одновременным действием внутреннего давления среды, самокомпенсации температурных расширений и наличием конструктивных концентраторов напряжения. Прибор МФ-23Ф позволяет измерять разность значений магнитной индукции от -2 до +2 мТл с допускаемой основной относительной погрешностью до ±5 %.

Система сил, действующих в плоскости сечения стержня, может быть приведена к любой точке, лежащей в плоскости сечения. В результате этого приведения в соответствии с законами механики получим равнодействующую всех сил и моментов. Модуль и направление равнодействующей силы Q не зависит от точки приведения. Момент М зависит от точ,ки приведения. Момент М зависит от нормальных и касательных напряжений, возникающих в сечении стержня, в том числе и от касательных напряжений, вызванных перерезывающими силами Q2 и Q3. При переходе к любой другой точке (например, к точке Oi) момент изменится на величину aXQ-

Определение перемещений и напряжений при ударе сводится, таким образом, к определению перемещений и напряжений, вызванных статически приложенной силой, равной силе тяжести падающего груза, и вычислению динамического коэффициента.

Для измерения параметров волн напряжений, вызванных взрывом или ударом, при распространении их в металлах Райнхарт и Пирсон [37] предложили другую реализацию принципа Гопкинсона, сводящуюся к следующему. На поверхности массивной металлической плиты устанавливается цилиндрический заряд В. В., на ее противоположной (тыльной) поверхности помещается маленькая шайба из того же материала, что и плита, по одной линии с зарядом (рис. 12). Заряд В. В. подрывали и измеряли скорость шайбы. Такая процедура повторялась с шайбами различной толщины h. В результате были получены необходимые данные для построения кривой a (t) в соответствии с приведенными зависимостями. Способ шайб дает хорошие результаты в том случае, если интенсивность волны невелика. При большой интенсивности волны напряжений шайба будет пластически деформироваться и может произойти откол. Представленная на рис. 12 схема не позволяет измерять скорость частиц (напряжение) точно в каком-либо месте внутри плиты, она определяет среднее напряжение в волне напряжений при падении ее на тыльную поверхность плиты, которое приближенно соответствует пространственному распределению напряжений внутри плиты. Различие невелико для волны, интенсивность которой затухает слабо, и значительно при быстром затухании, имеющем место в волне большой интенсивности. Отмеченные недостатки можно устранить или значительно уменьшить их влияние с помощью видоизме-•ненного устройства, схема которого представлена на рис. 13. В плите с тыльной поверхности просверливается гнездо, в которое вкладывается несколько шайб, причем по отношению к распространению волны сжатия шайбы действуют так, как если бы они были частями плиты. Откол шайб можно исключить путем разумного подбора их толщин. Шайбы в гнезде необходимо поместить так, чтобы стык соседних шайб всегда находился в том месте, где ожидается разрушение. Такое устройство позволяет получить в результате одного испытания достаточно данных для построения полного распределения скоростей частиц. Оно позволяет также измерять напря-

и газе с низким давлением распространяется возмущение сжатия, а в газе с высоким давлением — возмущение разряжения. Возмущение, возникшее при взрыве, является результатом обмена энергией между продуктами взрыва и окружающей средой. Источником энергии служит сферический заряд радиуса г0, физика детонации которого не зависит от окружающей среды. Если предположить, что инициирование производится в центре заряда, то движение фронта детонации во внешнюю область и изменения физико-химических свойств газов в сопутствующем потоке описываются гидродинамической теорией сферических детонационных волн [47, 10], причем на фронте детонации давление порядка 105 — 106 кгс/см2, температура около 3000° С. В момент выхода детонационной волны на поверхность заряда, где окружающая среда находится в покое, по поверхности полости производится удар большой интенсивности, в результате которого распространяется ударная волна сжатия по невозмущенной среде; одновременно по продуктам взрыва внутрь распространяется отраженная ударная волна разряжения. В силу диссипативных процессов и сферического расхождения ударная волна, распространившаяся во внешнюю область среды, затухает и вырождается в упругую. За фронтом ударной волны среда нагревается и вовлекается в движение (направленное во внешнюю область), которое значительнее движения, вызванного непосредственным давлением продуктов взрыва на поверхность полости. В результате последовательного отражения волн от поверхности полости и ее центра происходят быстрые колебания давления в продуктах взрыва, однако повторные волновые движения вызывают в какой-то мере равномерное движение в продуктах взрыва. Основная энергия ударной волны излучается в среду за очень короткий промежуток времени, пополнение происходит за счет уменьшения энергии продуктов взрыва, связанного с их расширением, что приводит к расширению сферической полости. В начальной стадии процесса силы сцепления мало влияют на движение среды вблизи поверхности полости. Среда ведет себя подобно жидкости, сжимающейся под действием интенсивных напряжений, вызванных взрывом; в дальнейшем, при меньшей интенсивности напряжений, поведение среды определяется ее физико-механическими свойствами. С известной степенью точности можно считать, что движение поверхности полости от центра происходит вследствие равномерного расширения продуктов взрыва, общая энергия которых уменьшается из-за передачи энергии ударной волной в среду. Инерция среды, механические свойства продуктов взрыва и материала среды обеспечивают необходимые условия для образования демпфирования, что приводит к апериодическому процессу расширения полости с малой амплитудой. В начальный период расширения полости движение сильно демпфировано интенсивными пластическими деформациями среды, в дальнейшем происходит незначительное обратное движение. Окончательное затухание колебательного движения — результат распространения энергии на большие расстояния, вязкости среды и продуктов взрыва.