Напряжениями вызванными

Для расчетной схемы 2 - поверхностная полуэллиптическая трещина с полуосями I и с в бесконечной пластине толщиной S, нагруженной равномерными напряжениями растяжения о:

II. Д. Томашов трактует развитие трещины как непрерывный электрохимический процесс, сильно интенсифицированный наложенными напряжениями растяжения, т. е. рассматривает развитие трещины как работу коррозионной пары с малополяризуемыми электродами. Катодом такой пары (рис. 80) являются боковая поверхность развивающейся трещины и в начальный период — внешняя поверхность образца. Поляризуемость катода весьма незначительна, так как его площадь по сравнению с анодом очень велика, а в растворе имеется достаточно эффективный катодный деполяризатор (кислород, окислители и т. д.). Эффективным анодом работает только острая, развивающаяся часть трещины. Несмотря на очень малую величину площади анода в условиях непрерывно развивающейся трещины, он является почти неполяризуемым электродом. Это явление происходит вследствие постоянного раскрытия новых, наиболее активированных максимальными напряжениями и не защищенных окиснымп пленками слоев металла. В этих условиях эффективность работы коррозионных нар может почти неограниченно •повышаться. Подтверждением электрохимического механизма развития трещин является то, что как процесс коррозионного растрескивания, так и процесс коррозионной усталости могут быть в значительной степени заторможены катодной поляризацией металла, о чем будет сказано в дальнейшем.

В несимметричных профилях соотношение между максимальными напряжениями растяжения и сжатия определяется формой профиля и далеко не всегда является оптимальным.-------

Плотность силового потока (число линий на единицу площади поперечного сечения) определяет величину напряжений. Если сечение детали 3 уменьшается, например, из-за наличия центрального отверстия, то плотность потока и напряжения увелнчибаются. Это учитывается номинальным расчетом на прочность по ослабленному сечению. Но наряду с этим силовые линии, обходя отверстие, искривляются и, стремясь замкнуться по кратчайшему пути, сгущаются вблизи отверстия. Растягиваемые волокна подвергаются изгибу, сходясь по направлению к центру отверстия и вызывая его овализацию. На стороне волокон, обращенной к отверстию, возникают напряжения разрыва, складывающиеся с Общими напряжениями растяжения. Напряжения максимальны у стенок отверстия, где кривизна силовых линий

Складываясь с рабочими напряжениями растяжения, остаточные напря-жения сжатия уменьшают, а при достаточно большой величине полностью погашают их.

Болт (рис. 351, а), установленный с зазором в отверстиях деталей и подвергаемый-изгибу поперечными силами, деформируется.-При полной выборке зазора на участке болта, близком к плоскости стыка, возникают еще напряжения среза. Кроме того, болт растягивается вследствие его удлинения при смещении притягиваемой детали. Эти напряжения складываются с напряжениями растяжения, созданными в болте предварительной затяжкой. В результате возникает сложное напряженное состояние от одновременного действия изгибающих, срезывающих и растягивающих сил; прочность болта резко падает.

Соединение лопасти воздушного гребного винта (алюминиевый сплав) со стальной втулкой (рис. 416, а), работающее преимущественно на растяжение центробежной силой лопасти, неравнопрочно. Вследствие одинаковости профилей витков лопасти и втулки напряжения в них одинаковы, тогда как допускаемые напряжения у алюминиевого сплава примерно в 2 раза меньше, чем у стали. Лопасть затянута с упором в торец втулки, вследствие чего в опасном верхнем сечении лопасти при монтаже возникают напряжения растяжения, складывающиеся с рабочими напряжениями растяжения. Изгибающий момент поперечных аэродинамических сил, воспринимаемый в нижней части цилиндрической направляющей /, в верхней части передается на витки, что ухудшает условия их работы.

Значительная часть выходов из строя зубчатых передач связана с погрешностями изготовления, шлифовочными при-жогами и трещинами, остаточными напряжениями растяжения зуба у переходной кривой зуба при закалке ТВЧ, обезуглероживанием поверхностного слоя и т. д. В особо напряженных колесах избегают шлифования переходной зоны после термообработки. Для этого колеса нарезают специальным инструментом с протуберанцем.

Моменты Мх и My считаются положительными, если соответствующие им напряжения в точках первой четверти поперечного сечения являются напряжениями растяжения, и отрицательными, если напряжениями сжатия.

Максимальные суммарные напряжения возникнут в точке А и будут напряжениями растяжения

где Wmjn — минимальный момент сопротивления, приближенно принимаемый равным моменту сопротивления для кромок относительно оси х—х. Эта ось проходит через центр тяжести сечения параллельно линии АВ, проведенной касательно к кромкам (см. рис. 8.3). Кромки лопаток находятся в более напряженном состоянии, поскольку в них напряжения изгиба складываются с напряжениями растяжения от центробежных сил. Значения Wmin принимают из таблиц приложения П1 и П2.

Осевое перемещение сильфона обусловлено циклическим изменением температуры вследствие температурных деформаций металлических элементов, а также переменности параметров энергонесущей среды (давления и др.), зависящих от температуры теплоносителя. Для режима эксплуатации компенсирующих элементов характерно циклическое нагружение со стационарными этапами, обусловленное периодическими остановами и пусками. При этом осевое перемещение торцов компенсатора изменяется синхронно и синфазно с температурой теплоносителя. При расчетах напряжения от внутреннего или внешнего давления в компенсаторах суммируют с напряжениями, вызванными перемещениями, учитывая цикличность перемещений и давления.

Изменения параметров изделий во времени, обусловленные происходящими в них физико-химическими процессами, являются наиболее общей причиной отказов деталей. Процесс возникновения отказа представляет собой, как правило, некоторый временной кинетический процесс, внутренний механизм и скорость которого определяются структурой и свойствами материала, напряжениями, вызванными нагрузкой, и в большинстве случаев температурой. Вследствие этого классификация отказов технических устройств по их физической природе должна представлять собой прежде всего классификацию физико-химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих на работоспособность деталей и возникновение отказов, а также классификацию условий протекания процессов. Такая классификация процессов может быть проведена по следующим признакам [66]: по типу (классу) материала детали, по месту протекания процессов, влияющих на работоспособность детали, по виду энергии, определяющей характер процесса, по типу эксплуатационного воздействия, по характеру (внутреннему механизму) процесса

Сборочные напряжения в коротких листах рессоры складываются с напряжениями, вызванными нагрузкой, а в длинных листах вычитаются из них. Благодаря этому удаётся снизить суммарные напряжения от вертикальных сил в тех листах, которые передают толкающие и тормозные усилия (коренной лист или коренной и второй листы).

Холоднодеформированный металл, по мнению ряда авторов, значительно в большей степени чувствителен к коррозионному растрескиванию, чем недеформированный или отожженный [HI,74; 111,92; 111,97]. Сталь 1Х18Н9Т с наклепом в 30% более склонна к коррозионному растрескиванию, чем без наклепа [111,97]. Д. Г. Хайнс [111,91 ] указывает, что холоднообработанная нержавеющая сталь разрушается значительно быстрее, чем аустенизиро-ванная. Из этого, однако, не следует, что термообработка полностью устраняет опасность коррозионного растрескивания. Если нет приложенной извне нагрузки, металл, освобожденный термообработкой от внутренних напряжений, не разрушается. При наличии же постоянно действующей приложенной извне нагрузки термообрабо-танный металл разрушается. Остаточные напряжения, имеющиеся в металле, могут суммироваться с напряжениями, вызванными нагрузкой, приложенной извне- По данным Д. Г. Хайнса [111,91], небольших пластических деформаций, которых, по его мнению, невозможно избежать в практических условиях, уже достаточно, чтобы вызвать коррозионное растрескивание некоторых сталей 18-8 (особенно сталей, отличающихся двойной структурой, и сталей, которые легко претерпевают превращения, когда они деформированы) при небольшом напряжении или вовсе без наложения напряжения. В том случае, когда предел текучести перейден, величина остаточных деформаций не играет существенной роли. Так, при изгибе образцов на различный радиус от 88 до 123 мм (во всех случаях напряжения в металле превышают предел текучести) время до разрушения образца оставалось постоянным [111,72]. Скорость деформации образца практически не влияет на время до разрушения металла. При изменении времени деформации от 10 сек до 5—10 мин время до разрушения образца составляло 4,2; 4,1; 3,9 час соответственно [111,72].

Низкие значения усталостной прочности разнородных сварных соединений после термообработки по сравнению с однородными соединениями и основным металлом объясняются значительными (20—25 кгс/мм2) остаточными напряжениями, вызванными различием коэффициентов линейного расширения и структурной неоднородностью зоны сплавления.

Исследование механизма структурных и размерных изменений при термоциклировании многофазных сплавов сопряжено с определенными трудностями. Наряду с напряжениями, вызванными разницей в расширении соседних фаз, возникают и термические напряжения, обусловленные температурными градиентами. На формоизменении могут сказаться и фазовые переходы, поскольку напряжения, пластические деформации и трещинообразование влияют на термодинамику и кинетику фазовых превращений. В свою очередь фазовые превращения, с развитием которых в кристаллах появляются градиенты концентраций и возникают фазы с другим удельным объемом, инициируют^ появление

Необходимо подчеркнуть, что с напряжениями, вызванными температурными изменениями, необходимо одновременно анализировать и напряжения, вызываемые массой конструкции, а также окружающей средой. В подобных случаях говорят о термомеханической усталости. Термические напряжения, например, ротора турбины, следует также анализировать вместе с напряжениями от динамических нагрузок, возникающих при больших оборотах. Еще больше проблем возникает при описании явлений в процессах, где существенную роль играет износ при повышенных температурах, например при горячей прокатке, отливке металла во вращающиеся формы или ковке в штампах.

Осевое перемещение сильфона обусловлено циклическим изменением температуры вследствие температурных деформаций металлических элементов, а также переменности параметров энергонесущей среды (давления и др.)> зависящих от температуры теплоносителя. Для режима эксплуатации компенсирующих элементов характерно циклическое нагружение со стационарными этапами, обусловленное периодическими остановами и пусками. При этом осевое перемещение торцов компенсатора изменяется синхронно и синфазно с температурой теплоносителя. При расчетах напряжения от внутреннего или внешнего давления в компенсаторах суммируют с напряжениями, вызванными перемещениями, учитывая цикличность перемещений и давления.

При хрупких разрушениях очаги трещин обычно возникают в местах концентрации напряжений. Особенно опасно действие конструктивных концентраторов напряжений в сочетании с местными напряжениями, вызванными сосредоточенным приложением нагрузки или остаточными напряжениями.

дополнительных напряжений с напряжениями, вызванными

суммированием напряжений, определенных по формулам (11) и (12), с напряжениями, вызванными от момента по формуле (19) рис. 83, д.