Напряжений внутренние

Приведенные данные свидетельствуют об отсутствии взаимно однозначного соответствия количественного содержания сульфидных включений в стали с эффективными скоростями роста трещин. Вместе с тем явно просматриваются существенно более высокие значения скоростей роста трещин на сталях контролируемой прокатки групп прочности Х70, поставляемых по импорту. Данный факт может быть объяснен тем, что с увеличением прочности таких сталей повышается их чувствительность к концентрации напряжений, вызванной даже небольшим количеством неметаллических включений, и превалированию механического фактора в условиях КМР.

Из-за концентрации напряжений, вызванной изменением формы тела вблизи переходной поверхности, местные напряжения о> будут больше номинальных стн (рис. 20.29). Концентрация напряжений вблизи переходной поверхности и в зоне контакта хорошо видна на картине полос (рис. 20.30), полученной методом фотоупругости (наибольшие напряжения соответствуют наибольшей частоте полос).

Исследование первоначально отказавшей детали с целью установления причин появления в ней трещины, выявленной при техническом обслуживании ВС в условиях эксплуатации или при его ремонте, подразумевает проведение комплекса лабораторных исследований. Собственно фрактографическому анализу — изучению излома — предшествует анализ условий работы детали, ее нагруженное™, повторяемости аналогичных разрушений и пр [6-13]. В задачу анализа излома элемента конструкции входит первоначальная оценка природы возникновения трещины, получение информации о процессе ее распространения и условиях перехода к окончательному разрушению. Указанные три этапа накопления повреждения в конструкции до ее окончательного разрушения могут оказаться невзаимосвязанными. Зарождение трещины может быть следствием высокой концентрации напряжений, вызванной наличием производственного дефекта материала (поры, раковины и пр.). При этом развитие трещины может быть обусловлено, например, высоким уровнем напряжения, не соответствующим заложенной конструктором в расчете величине напряжения. Наконец, окончательное разрушение может быть результатом кратковременной перегрузки

. Мукоед [193 [ рассмотрел задачу о концентрации напряжений, вызванной наличием свободного или подкрепленного отверстия, в оболочках вращения из изотропных слоев, меридиан которых описывается кривой второго порядка. Для таких оболочек меридиональный и окружной главные радиусы кривизны определяются равенствами

2) Средняя толщина. Длина трещины больше, чем в первом случае, а вызванная ею концентрация напряжений больше концентрации напряжений, вызванной дефектами самого волокна. Волокно разрушается преждевременно при деформации, зависящей от толщины реакционной зоны. Средняя толщина зоны находится в пределах 0,5 — 1 мкм.

Эта теория в дальнейшем была модифицирована с целью последовательного включения более глубоких микромеханических представлений [75, 86—89]. Задача состояла в расчете вероятности разрыва одного волокна, затем в вычислении вероятности разрыва второго волокна в непосредственной окрестности первого разрыва вследствие концентрации напряжений, вызванной первым разрушением. Ранее Хеджепес [39] рассчитал значения коэффициентов концентрации напряжений, связанной с одним или несколькими разорванными волокнами, и эти значения использовал для определения вероятности нахождения инициаторов разрушения, содержащих любое заранее заданное число разорванных волокон

В области дефектов в кристаллах полимеров имеются концентрации напряжений. В аморфных полимерах неоднородностью напряжений, вызванной структурой, можно: пренебречь.

г) В сварных соединениях, работающих под вибрационными нагрузками, нередко разрушения наступают в основном металле от концентрации напряжений, вызванной нерациональной конструкцией.

Наряду с концентрацией напряжений, вызванной геометрическими очертаниями деталей, на усталостную прочность влияет качество поверхностного слоя, т. е. микрогеометрия, как следствие механической обработки, и структурное состояние поверхностного слоя. Повышение усталостной прочности валов и осей достигается упрочнением материала посредством термической или химико-термической обработки, пластическим упрочнением (обкаткой роликами, обдувкой дробью), в результате которого в поверхностном слое образуются остаточные напряжения сжатия, а также шлифованием, полированием и другими методами [17, 22].

швов) позволяет ввести принципы расчленения в организацию испытаний сварных соединений. Этот принцип заключается в следующем. Испытанию подвергают отдельный участок соединения, например с лобовым или фланговым швом, чтобы определить его прочность или пластичность, зависящие только от концентрации напряжений, вызванной формой и размерами шва. Полученная информация в дальнейшем служит для предсказания прочности сложных сварных соединений, в которых имеет место концентрация напряжений по длине швов. Эта концентрация может быть определена расчетным или экспериментальным путем. Испытание сложных сварных соединений следует рассматривать как метод контрольной проверки предсказываемых результатов и как метод определения конструкционной прочности.

Определение полной концентрации напряжений в сварных соединениях. Большую практическую и теоретическую проблему представляет разработка универсального метода определения напряжений в сварных соединениях с учетом упругости металла и концентрации напряжений, вызванной их формой. Принципиально эта проблема может быть решена на основе применения метода конечных элементов (МКЭ), когда вся рассматриваемая деталь разбивается на большое число объемных конечных элементов с необходимым их измельчением в зонах высокой концентрации напряжений.

Этот результат показывает, что полый вал, будучи одинаковым по прочности, вдвое легче сплошного. Объясняется это тем, что вследствие линейного распределения напряжений внутренние слои мало нагружены.

Как следует из характера распределения напряжений, внутренние слои материала оказываются недогруженными. Поэтому при проектировании профилей стержней, работающих на изгиб, стремятся разместить материал дальше от нейтральной линии.

Лит.: Г л и к м а н Л. А., Методы определения остаточных напряжений, «Тр. Ленингр. инж.-экон. ин-та», 1960. вып. 30; Б и р г е р И. А., Остаточные напряжения, М., 1963; У го л ев Б. Н., Внутренние напряжения в древесине при ее сушке, М.—Л., 1959; Васильев Д. М., ДобродееваН. М., «Физика твердого тела», 1962, т. 4, № 1, с. 140—47. Я. Б. Фридман.

После снятия внешней нагрузки в теле могут оставаться внутренние напряжения. Причиной возникновения внутренних напряжений могут быть также резкие перепады температур и структурно-фазовые превращения, происходящие в процессе технологической обработки материалов. Существует следующая классификация внутренних напряжений:

Классификация внутренних напряжений. Внутренние напряжения могут быть первого, второго и третьего родов в зависимости от объема, в котором они уравновешиваются.

Если же в швах имеются внутренние сварочные дефекты, то упрочняющая обработка швов может оказаться бесполезной или привести к отрицательным результатам, так как при наведении в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений внутренние дефекты оказываются в поле растягивающих остаточных напряжений. Так, пределы выносливости ступенчатых балок коробчатого сечения (см. рис. 88, ё) с дефектами в швах на криволинейном участке сопряжения (несплавление металла шва с металлом стенки, цепочки пор, одиночные крупные поры) после упрочнения швов на указанном участке понизились на 20—33% по сравнению с балками в исходном состоянии (см. табл. 67). Еще большая разница (47%) отмечается при сравнении этих балок с балками, поверхностно упрочненными качественными швами.

Различают два вида механических напряжений — внутренние и внешние. Внутренние напряжения возникают при термической и механической обработке деталей, при сварке. Внешние, приложенные извне напряжения, могут быть статическими и переменными.

возможности располагать перпендикулярно к плоскости разъема. Если отливка располагается в обеих полуформах, то для уменьшения усадочных напряжений внутренние стенки делают наклонными (рис. 2.6, а). При расположении отливки в неподвижной / и подвижной 2 полуформах (рис. 2.6, б) наибольшая поверхность стержня должна находиться в подвижной полуформе. Боковое поднутрение 3 препятствует свободному удалению отливки из пресс-формы и должно образовываться боковым стержнем или подвижной щекой (рис. 2.6, в). Устранение этого поднутрения позволяет удалять отливку в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема. Внутренние крепежные фланцы (рис. 2.6, г) с поднутрениями 4 можно вынести наружу в плоскость разъема, обеспечив свободный выход центрального стержня из полости отливки. Если конфигурация внутренней полости с поднутрением (рис. 2.6, д) не может быть изменена, то технологичная конструкция отливки предусматривает выемку 5 под фланец, заменяющей дно.