Напряжениях превышающих

50. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

22. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во време-

26. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных по времени. М., 1977. 232 с.

к теоретическому. При статическом нагружении деталей из пластичного материала эффективный коэффициент концентрации напряжений близок к единице, и местные напряжения не влияют на прочность. При переменных напряжениях концентрация последних существенно понижает прочность деталей. Эффективным коэффициентом концентрации Ка или Kt при напряжениях, переменных во времени, называется отношение предела выносливости, определенного на гладком образце, к пределу выносливости образца с концентратором напряжений:

48. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени.- М.: Машиностроение, 1977,- 232 с.: ил.

Коэффициент [п21 отражает влияние однородности материала (в частности, для отливок он выше, чем для поковок); чувствительности его к недостаткам механической обработки; отклонения механических характеристик от их нормативных значений в результате нарушения технологии изготовления детали. Для пластичных материалов при статическом нагружении детали [п2]=1,2—2,2 (меньшие значения для более пластичных материалов); при том же характере нагружения, но хрупком материале [па]=2—6 (большие значения при весьма хрупких неоднородных материалах). При напряжениях, переменных во времени, принимают [м21=1,3—3,0 (большие значения для менее пластичных и однородных материалов).

Во второй части книги были приведены сведения о расчетах на прочность при статическом действии нагрузки и краткие данные об определении напряжений при ударе. Для большинства деталей машин характерно, что возникающие в них напряжения периодически изменяются во времени; в связи с этим возникает вопрос о расчете на прочность и установлении величин допускаемых напряжений при указанном характере нагружения. При действии переменных напряжений значительно существеннее, чем при постоянных напряжениях, сказывается влияние формы детали, ее абсолютных размеров, состояния и качества поверхности. Особое значение имеет форма детали и связанное с ней явление концентрации напряжений. Кратко ознакомимся с этим явлением, а затем рассмотрим вопрос о выборе допускаемых напряжений раздельно для статического и переменного во времени нагружения.

При напряжениях, переменных во времени, влияние концентрации напряжений должно учитываться при расчетах деталей из большинства материалов; исключение составляют лишь хрупкие неоднородные материалы. Указания по учету концентрации напряжений при переменных нагрузках приведены ниже (см. стр. 334).

ПРОЧНОСТЬ ПРИ НАПРЯЖЕНИЯХ, ПЕРЕМЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ

При напряжениях, переменных во времени, в результате концентрации напряжений снижается предел выносливости подавляющего большинства материалов (исключение опять-таки составляют хрупкие неоднородные материалы), что должно учитываться при расчетах на прочность.

Коэффициент [/г2] отражает влияние однородности материала (в частности, для отливок он выше, чем для поковок); чувствительности его к недостаткам механической обработки; отклонения механических характеристик от их нормативных значений в результате нарушения технологии изготовления детали. Для пластичных материалов при статическом нагружении детали [/г2] — 1.2—2,2 (меньшие значения для более пластичных материалов); при том же характере нагружения, но хрупком материале [п21 = 2—6 (большие значения при весьма хрупких неоднородных материалах). При напряжениях, переменных во времени, принимают [п2] = 1,3—3,0 (большие значения для менее пластичных и менее однородных материалов).

Таким образом, обнаружено, что испытания образцов с постоянной скоростью деформации эффективны для изучения механо-химического поведения стали в нейтральных и кислых средах и менее эффективны в щелочных средах. Для щелочных сред результаты, пригодные для практического использования, могут быть получены только при повышенных температурах испытаний, что подтверждается данными зарубежных исследователей [214]. Последнее может служить серьезным недостатком метода в связи с невозможностью получения достоверных результатов для их реализации на магистральных газопроводах Западной Сибири и Урала. Кроме того, максимальная механохимическая активность наблюдается при растягивающих напряжениях, превышающих предел текучести. Поэтому результаты, получаемые с помощью данной методики, можно переносить на реальные объекты с определенной степенью осторожности вследствие эксплуатации инженерных сооружений, таких как магистральные газопроводы в области механических напряжений, не превышающих предел теку-

Одновременное воздействие на металл коррозионных сред и механических напряжений вызывает коррозионно-механическое разрушение оборудования, связанное с проявлением взаимосопряженных механохимических явлений. Помимо рассмотренных, наиболее опасных для магистральных трубопроводов видов КМР, таких, как КР и МКУ, следует остановиться на их разрушении в виде общей коррозии, ускоренной воздействием механических напряжений (механохимическая коррозия). Вследствие коррозии стенок сосудов давления и соответствующего их утонения происходит увеличение кольцевых растягивающих напряжений. Согласно теоретическим представлениям механохимии металлов, это вызывает рост скорости коррозии и еще большее утонение стенок. В связи с зтим прогнозирование долговечности сосудов давления, базирующееся на предпосылке постоянства скорости коррозии в течение установленного ресурса, дает изначально завышенное ее значение. Поэтому для реальной оценки долговечности необходимо проанализировать изменение кольцевых напряжений в стенке трубы, связав это изменение с интенсивностью коррозионного воздействия. Впервые подобный подход был реализован в [36]. Однако полученные при этом расчетные зависимости оказываются неудобными для практического использования. Кроме того, предложенный подход не учитывал того факта, что механохимические явления начинают существенно проявляться при напряжениях, превышающих предел текучести стали. Последнее на реальных конструкциях. эксплуатирующихся на общем фоне упругих напряжений и деформаций. может быть достигнуто только в концентраторах напряжения, где и реализуются условия для протекания механохи-мической коррозии.

водородом (рН 4.5), на разрывной машине РМ-5. В результате проведенных исследований было установлено, что при напряжениях, не превышающих предела текучести сталей, воздействие последних на их термодинамическую устойчивость (по критериям изменения потенциала коррозии или величин токов в гальванопаре, состоящей из напряженного и ненапряженного металлов) незначительно. Резкое повышение механохимической активности сталей наблюдалось только по достижении механическими напряжениями предела текучести (см. рис. 25). в то время как в области упругих напряжений разблагороживания металла практически не наблюдалось. Это подтверждает корректность сделанных предпосылок при выводе полученной аналитической зависимости. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том. что учет механохи-мического эффекта необходимо проводить для конструкций, эксплуатирующихся при напряжениях, превышающих предел текучести. Для реальных условий это реализуется при суммировании остаточных растягивающих напряжений металлургического происхождения в трубах большого диаметра, имеющих один порядок величин с рабочими растягивающими напряжениями от внутрен-

ветствующих напряжениях, превышающих предел текучести. Эксплуатационные напряжения обычно (примерно вдвое) меньше предела текучести, и только при гидравлических испытаниях могут достигать ат. Таким образом, вязкое разрушение при эксплуатации трубопроводов и сосудов может реализоваться только лишь при наличии в металле микроскопических дефектов. Плоскость вязкого разрушения труб и сосудов с макроскопическими дефектами (рис. 2.3) не совпадает с плоскостями среза, а проходит под некоторым углом, меньшим чем 45° относительно направления действия максимального главного напряжения (рис. 2.3,а). Видимо это объясняется тем, что несимметричное расположение трещины относительно оси симметрии (действия напряжения) приводит к возникновению изгибающих моментов. В некоторых случаях вязкая трещина ориентируется перпендикулярно направлению действия максимального напряжения. Последний вид разрушения всегда реализуется при распространении хрупкой трещины (рис. 2.3,в) с характерными фрактографическими особенностями. Следует отметить, что чисто вязкое и хрупкое разрушение на практике реализуется редко. Чаще возникают комбинированные разрывы, чередующиеся вязким, квазихрупким и хрупким изломами, Например, хрупкая трещина при ее остановке может иметь характерные свойства вязкого излома.

имеющие феррито-пер-литпую или перлитную структуру, как было указано выше, обладают меньшей восприимчивостью к коррозионному растрескиванию, но при напряжениях, превышающих предел текучести, т. е. при пластической деформации металла, и эти стали склонны к растрескиванию в некоторых особо агрессивных средах. К числу таких сред относятся нитраты щелочных

Число циклов, выдерживаемых образцом до разрушения при напряжениях, превышающих предел выносливости, определяет его долговечность.

3. Поломка гибкого колеса от трещин усталости, появляющихся вдоль впадин зубчатого венца при напряжениях, превышающих предел выносливости. С увеличением толщины гибкого колеса напряжения в нем от полезного передаваемого момента уменьшаются, а от деформирования

Таким образом, обнаружено, что испытания образцов с ПСН эф фективно для изучения механохимического поведения стали в нейтральных и кислых средах и менее эффективно в щелочных средах. Для щелочных сред результат, пригодные для практического использования, могут быть получены только при повышенных температурах, испытаний, что подтверждается данными зарубежных исследователей. Последнее может служить серьезным недостатком метода в связи с невозможностью получения достоверных результатов для их реализации на МГ Западной Сибипи и Урала. Кроме того, максимальная механохи-мическая активность наблюдается при растягивающих напряжениях, превышающих предал текучести. Поэтому результаты, получаемые о помощью данной методики, можно переносить ь^ реальные объекты с определенной степенью осторожности, вследствие эксплуатации инженерных сооружений ттких как МГ, как правило, в области механических напряжений, не превышающих предел текучести, тем более, что очаги растрескивания, как правило, не связаны с имеющимися на поверхности труб концентраторами напряжений, в которых последние могут превысить предел текучести стали.

Коррозионно - усталостные испытания проводились в растворе 1 в. МаНСОэ + 1 н. КааСОд при коэффициенте асимметрии цикла К близком к нулю, на образцах с V - образным надрезом глубиной 1 мм. с частотой нагружения 1 Гц, на воздухе и в модельной среде как без поляризации, так и при наложении поляризации величиной минус 0,82. 0,70. 0,62 В (ХСЭ), при уровне деформации 0.21Х. Выбор ука-канного уровня деформации был обусловлен наличием геометрических концентраторов напряжения на поверхности реальных труб, в которых, в соответствии с результатами проведенных авторами исследований (см. рис. 2.2), наблюдается высокая механохимическая актив-пост! стали в указанной сред*» при напряжениях, превышающих предел текучести. Коэффициент интенсивности напряжения равяитывалс). р соответствии с общепринятой методикой. Подбор эмпирических коэф-фш'иентов уравнения Пэриса проводился с помощью анализа 27...49 экспериментальных точек на каждую кривую на ЭВМ методом наименьших квадратов. При этом была обнаружена высокая степень корреляции (по параметру т) с результатами исследований, нроведеннкх !.а-

ТЕКУЧЕСТЬ - св-во сред пластически или вязко деформироваться под действием механич. напряжений. Количественно Т.- величина, обратная вязкости. У газов и жидкостей Т. проявляется при любых напряжениях, у пластичных твёрдых тел - лишь при высоких напряжениях, превышающих предел Т.

Реальные материалы разрушаются при значительно более низких напряжениях, чем теоретическая прочность на отрыв или на сдвиг. Это снижение прочности материалов обусловлено наличием в реальных телах различного рода дефектов, в том числе и трещин, концентрация напряжений в вершинах которых превосходит теоретическую прочность. Предположение о наличии таких дефектов впервые было сделано Гриффитсом [376]. Рассматривая . общее изменение энергии тела с увеличением длины трещины, Гриффите показал, что трещина начинает катастрофически расти при напряжениях, превышающих