Напряжений возникновение

В окрестности трещиноподобных дефектов и конструктивных концентраторов напряжений возникают локальные пластические деформации. Область с пластической деформацией ограничивается радиусом гт, [17]. Деформации в пластической зоне распределены крайне неравномерно. Очевидно, что непосредственно в вершине трещины максимальные деформации не могут превысить величины, соответствующей истинному сопротивлению разрыву. Приближенно, предельную деформацию Б„Р можно определить по известному относительному сужению образца при разрыве \у по формуле:

неравномерное распределение контактных давлений и напряжений по длине соединения. Резкие скачки напряжений возникают на кромках соединения.

-В этих соединениях нет выступающих элементов, вызывающих концентрацию напряжений. Однако значительные скачки напряжений возникают на участках перехода несущих плоских поверхностей в цилиндрическую * поверхность вала.

Подавляющее большинство конструктивных элементов аппарата работают в условиях мягкого цикла нагружения, т.е. при постоянной амплитуде напряжений. Однако для расчета элементов конструкции на долговечность широко применяют зависимости, полученные для жестких условий нагружения при постоянной амплитуде деформаций. В зонах концентрации напряжений возникают условия жесткого нагружения даже тогда, когда номинальные напряжения вне

напряжений. В случае сталей повышенной прочности или мягких сталей при действии значительных напряжений возникают трещины, перпендикулярные вектору напряжений [11, 13, 23].

Покажем теперь, что при отражении прямой волны напряжений возникают отраженные волна расширения и волна сдвига. Для простоты рассуждений условимся считать прямую волну плоской волной расширения, направление распространения которой в плоскости хОу составляет угол ах с осью Ох; свободной границей является плоскость уОг (рис. 31). Рассмотрим простую гармоническую волну, в которой перемещение перпендикулярно фронту волны:

вается стеклом, в результате получается высококачественный спай. При низких температурах в этом сплаве возможно мартенситное превращение, аномалия линейного расширения ковара исчезает и в месте спая из-за появления напряжений возникают трещины. Электронные лампы и другие приборы, предназначенные для работы при низких температурах, подвергают специальной проверке на замораживание. Повышенное содержание углерода в ко-варе увеличивает склонность к мартенситному превращению.

Характерное для ОЦК-металлов повышение предела текучести в области низких температур приводит во многих случаях к включению дополнительного механизма пластической деформации — механического двойникования [5, 17, 111]. Обязательным условием начала двойникования является, как известно [111, 22], наличие определенного уровня концентраций напряжений. Такие концентрации напряжений возникают под нагрузкой на отдельных элементах структуры материала (включения, стыки трех зерен и т. д.) или могут быть обусловлены геометрической формой испытываемых образцов (галтели). Кроме того, концентрации напряжений могут возникать у вершин плоских скоплений возле границ зерен [26, 103].

ний в местах концентрации напряжений. Упругопластические деформации в местах концентрации напряжений сочетаются только с упругими деформациями в окружающих объемах металла. Как правило, конструкции обладают достаточно большой жесткостью, в результате чего при разгрузке в местах концентрации напряжений возникают или напряжения сжатия, или упругопластическая деформация сжатия. Величина этой деформации зависит от уровня напряжений в зоне концентрации при нагружении растяжением.

остывшего металла должна быть выше прочности металла ремонтируемой детали. В результате охлаждения металл в пазу образует фигурную вставку. За счет усадочных напряжений возникают усилия сжатия, которые могут быть проконтролированы. Можно дополнительно выполнить отверстия перед вершиной трещины вдоль линии под углом 37-49° к прямой, перпендикулярной трещине, и по обе стороны от нее (А. с. 1500459 СССР. Опубл. 15.08.89. Бюл. № 30). Между дополнительными отверстиями нужно удалить перемычки и заполнить образовавшийся паз жидким металлом. После остывания перед вершиной трещины будут созданы дополнительные сжимающие напряжения.

Рассмотренный пример является упрощенным вариантом задачи расчета деформаций автомобильной шины под действием веса машины, если предположить (а для резины это предположение достаточно точно), что поведение материала являете» линейно упругим. Для численных значений физических параметров, соответствующих состоянию шины при нормальном эксплуатационном давлении, было найдено, что даже в том случае, когда отношение толщины стенки шины к радиусу не мало, точное решение не слишком отличается от приближенного решения, получаемого из рассмотрения шины как мембраны. При низких давлениях, соответствующих ненакачанной шине, протектор сжимается и работает как балка при чистом сдвиге, подобно тому как это происходит с (искривленной) консолью, рассмотренной в разд. III, 3. Слои концентрации напряжений возникают на внутренней и внешней границах шины, откуда следует, что наибольшую нагрузку испытывают самый внутренний и самый внешний слои протектора.

Местные искажения решетки наступают при приложении внешних нагрузок, а также в зонах действия внутренних напряжений. Возникновение Дислокаций может вызвать появление новых дислокаций на смежных участках. Существуют источники самопроизвольного возникновения дислокации: две совместившиеся линейные дислокаций образуют под действием напряжений непрерывно действующий генератор дислокаций (источники Франка-Рида).

Возникновение переменных напряжений в деталях может быть как следствием действия на них периодически меняющихся нагрузок (штоки поршневых машин, зубья зубчатых передач), так и результатом действия постоянной нагрузки на подвижные детали (оси вагонных колес, различные валы).

Рассмотрим возникновение переменных напряжений на примере работы вращающейся оси, нагруженной постоянными нагрузками (рис. 2.134, а).

В других исследованиях в качестве основной причины сопротивления перекатыванию принимают гистерезисные потери материалов контактирующихся сил, их пластические микродеформации на плоскостях действия касательных напряжений, возникновение которых определяется внутренним трением в материале. Согласно

задержку зарождения и развития усталостной трещины существенно меньше (рис. 10, в). Кроме того, отсутствие концентрации напряжений от внешней нагрузки у гладкой поверхности и резкая их концентрация при образовании трещины вызовут гораздо более неблагоприятное перераспределение суммарных напряжений (рис. 10, г). Таким образом, для образца или детали без концентратора напряжений возникновение трещины является достаточным условием полного разрушения при неизменном законе нагружения.

форм конструкции и связанные с нею, в частности, неоднородность напряженного состояния и концентрация напряжений, возникновение в конструкции технологических напряжений, подверженность конструкции в процессе эксплуатации повреждениям, агрессивное влияние окружающей среды, изменение свойств материала во времени и т. п.

Местные искажения решетки наступают при приложении внешних нагрузок, а также в зонах действия внутренних напряжений. Возникновение дислокаций может вызвать появление новых дислокаций на смежных участках. Существуют источники самопроизвольного возникновения дислокации: две совместившиеся линейные дислокации образуют под действием напряжений непрерывно действующий генератор дислокаций (источники Франка-Рида). .

Циклическая анизотропия свойств материалов характеризует собой явление неодинакового сопротивления циклическому деформированию в направлении четных и нечетных полуциклов нагружения, что может объяснять наряду с другими причинами (различие исходных диаграмм растяжение—сжатие, асимметрия цикла напряжений) возникновение у некоторых материалов преимущественного одностороннего накопления пластических деформаций. Хотя большинство материалов является циклически изотропными,, циклическая анизотропия может быть присуща ряду материалов — как циклически разупрочняющимся (сталь ТС), так и стабилизирующимся (В-95) и упрочняющимся (В-96, АК-8). Экспериментальное изучение зависимости ширины петли гистерезиса в первом полуцикле нагружения б(1> (считая исходное нагружение за нулевой полуцикл) от степени исходного деформирования ё(°> при симметричном и асимметричном мягком нагружений устанавливает линейную связь между этими характеристиками (рис. 2.4) во всем диапазоне исследованных деформаций (до 10 ет). При построении зависимости б(1) для несимметричного цикла от амплитудных значений деформаций ё^ в исходном нагружений экспе-

При расчетах на прочность схематизируют свойства материала, из которого изготовляются детали машин и конструкций. Материал рассматривается как однородная сплошная среда, которая наделяется свойствами упругости, пластичности, ползучести; сплошную среду принимают изотропной или анизотропной, в некоторых случаях рассматривают очаги концентрации напряжений, возникновение и развитие трещин. Геометрические формы реальных объектов приводятся, как правило, к схеме бруса, пластины или оболочки.

чины и характер их распределения по сечению и объему изделия. Существенное понижение прочности деталей нередко получается именно в результате действия этих напряжений, возникновение которых иногда связано лишь с незначительным нарушением технологического режима.

Возникновение расслоений в вершине поперечной трещины приводит к снижению уровня нормальных напряжений в ее вершине и их перераспределению (рис. 8.9). При этом на линии продолжения трещины также действуют касательные напряжения. Таким образом, в отличие от трещины нормального отрыва, напряженное состояние в вершине расслоения определяется моделью плоского комбинированного нагружения — нормального отрыва и поперечного сдвига, характеризуемых соответственно коэффициентами интенсивности напряжений К и К^ , которые, в свою очередь, зависят от размеров основной трещины и расслоения.