Напряжения достигнут

Наличие металлической связи придает материалу (металлу) способность к пластической деформации и к самоупрочнению в результате пластической деформации. Поэтому, если внутри материала есть дефект или форма детали такова, что имеются концентраторы напряжений, то в этих местах напряжения достигают большой величины и может возникнуть даже трещина. Но так как пластичность металла высока, то в этом месте, в том числе в устье трещины, металл пластически продеформируется, упрочнится и процесс разрушения приостановится.

тяжении такого соединения при напряжениях стн > а^ деформация мягкой прослойки развивается в стесненных условиях из-за сдерживающего воздействия упруго-деформируемых частей основного металла. В результате этого напряженное состояние переходит от одноосного к объемному. Это сопровождается ростом усилия деформирования соединения. На контактных поверхностях прослойки возникают значительные касательные напряжения т. Чем выше усилие деформации и тоньше прослойка, тем больше касательные напряжения. При определенных значениях усилия возможно проскальзывание металла прослойки по контактным плоскостям и разрушение. В этот момент касательные напряжения достигают предельного значения :

времени tp напряжения достигают своих предельных значений, определяемых по одному из классических критериев прочности механики деформируемого твердого тела.

Последовательное перемещение горизонта" затвердевания обеспечивает правильную усадку вертикальных стенок. Однако разность температур в вертикальном направлении остается. Нижние горизонтальные элементы отливки, затвердевающие раньше, тормозят усадку верхних элементов, в результате чего в них развиваются напряжения растяжения, а в нижних — напряжения сжатия. Наибольшей величины усадочные напряжения достигают в верхней части отливки вследствие большой разности сечений прибылей и стенок отливки. ,

Далее рассмотрим этот же случай нагрева в предположении, что предел текучести имеет меньшее значение, например От=200 МПа (рис. 11.1, в). Напряжения сжатия а* достигают в точке AI значения предела текучести, и на участке AzBz будет происходить пластическая деформация укорочения. Затем напряжения сжатия уменьшаются, в точке Ci окажутся равными нулю и далее переходят в растягивающие. В точке N растягивающие напряжения достигают предела текучести и на участке NDz происходят пластические деформации удлинения. После полного остывания пластины (точка DZ) сохраняются остаточные собственные растягивающие напряжения, равные пределу текучести металла от=200 МПа.

При укладке очередного валика Агл (рис. 11.13, а) в результате поперечной усадки в нем возникают остаточные поперечные напряжения растяжения. Нижележащие участки металла шва оказывают сопротивление усадке слоя п, поэтому в них возникают сжимающие поперечные напряжения. Кроме этого, без закрепления пластин происходит угловая деформация, вызывающая пластические деформации удлинения еу и соответственно поперечные напряжения растяжения ау в нижних слоях наплавленного металла. Совокупное воздействие указанных факторов приводит к неравномерному распределению поперечных напряжений (кривая / на рис. 11.13, в). На поверхности шва растягивающие напряжения достигают 0,5сгт и более. В корне

Повреждение наружной поверхности металла в результате однократного динамического взаимодействия поверхности с перемещающимся относительно нее твердым телом ("индентором"), имеющим острые края. При образовании царапины контактные напряжения достигают разрушающих значений. Форма поперечного сечения царапины близка к треугольной или трапециевидной и может изменяться по длине. Направление относительно продольной оси аппарата (трубы) -произвольное. Форма царапины на поверхности обечаек корпуса аппарата (трубопровода) может быть прямолинейной, криволинейной и полигональной

В зависимости от нагружения бруса слагаемые напряжения направлены в разных четвертях поперечного сечения либо в одну и ту же, либо в противоположные стороны (рис. 2.95, б). Чтобы определить точки сечения, в которых напряжения достигают наибольших зна-

Третья гипотеза, предложенная Кулоном в 1773 г., предполагает, что предельное напряженное состояние возникает в момент, когда в двух взаимно перпендикулярных сечениях, проведенных через исследуемую точку, наибольшие касательные напряжения достигают предельного значения, при котором возможно разрушение путем сдвига и скольжения одной части материала по другой. Эта гипотеза более совершенна, чем первые две, но применима лишь для пластичных материалов, т. е. при условии, если ствр=авс и для напряженных состояний, у которых 0f и оя имеют разные знаки или одно из них равно нулю. Согласно третьей гипотезе, при переходе от состояния А к состоянию В (рис. 2.103)

•^Факт ~ фактическая толщина стенки конструкции, мм; ^отбр — отбраковочная толщина стенки несущей конструкции, то есть расчетная величина толщины стенки без прибавки на коррозию, при которой напряжения достигают допустимого уровня, мм; с — замеряемая или проектная (в случае отсутствия коррозии) скорость коррозии металла, мм/год.

В процессе работы цилиндра вследствие коррозионного растворения металла гощина стенки уменьшается, а напряжения возрастают. Причем рост напряжений подобен автокаталитическому процессу. В определенный момент времени tp напряжения достигают своих предельных значений, определяемых по одному из классических критериев прочности механики деформируемого твердого тела.

Расчетное усилие не может быть определено из рассмотрения упругой стадии работы материала балки: даже если в крайних (наиболее удаленных от нейтральной оси) точках опасного поперечного сечения двутавра напряжения достигнут величины предела текучести, то и тогда после снятия нагрузки балка распрямится. Исходной предпосылкой для определения расчетного усилия является условие образования так называемого пластического шарнира в среднем поперечном сечении балки. Иными словами, во всех точках указанного поперечного сечения напряжения должны быть равны пределу текучести. Величина соответствующего изгибающего момента (предельного момента) определяется по формуле

При р — г напряжения достигнут максимального значения:

Концентрация напряжений по-разному влияет на прочность пластичных и хрупких материалов. Существенное значение при этом имеет и характер нагрузки. Если взять пластичный материал, нагруженный статически, то при увеличении нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут предела текучести по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Отсюда можно сделать вывод о том, что при статической нагрузке пластичные материалы малочувствительны к концентрации напряжений. Влияние концентрации напряжений не учитывается в случае статического нагружения при расчетах на прочность заклепочных и резьбовых соединений, а также других деталей подобного рода, изготовляемых из пластичных материалов.

нии нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести ат приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут от по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Для хрупких материалов при статическом нагружении концентрация напряжений приводит к снижению прочности, так как отсутствует фактор, смягчающий влияние концентрации напряжений, а именно текучесть материала.

Проследим за характером работы системы в процессе постепенного возрастания силы Р. Пусть зависимость между напряжениями и деформациями описывается диаграммой Прандтля (рис. 2.39). Напомним, что усилие в среднем стержне больше, чем в крайних, а следовательно, в нем большими оказываются и напряжения. До тех пор, пока напряжения в среднем стержне не достигли предела текучести, усилия во всех стержнях изменяются пропорционально силе Р и определяются формулами (3.22). Как только в среднем стержне напряжения достигнут предела текучести, дальнейший рост силы Р не будет сопровождаться увеличением напряжений в среднем стержне; расти будут лишь напряжения в крайних стержнях, не достигшие еще предела текучести.

Обычно считают, что при напряжениях, меньших предела упругости, пластическая деформация вообще не может развиваться, а разрушение тела происходит (практически мгновенно) только тогда, когда напряжения достигнут предела прочности. Однако в последние годы разрушение материала рассматривают не как критическое событие, а как постепенный кинетический термоактивационный процесс, развивающийся в механически напряженном материале с момента приложения к нему нагрузки, в том числе меньше критической [10].

В реальных условиях в связи с динамическим приложением нагрузки отдельные витки пружины сжатия могут притти в соприкосновение. При этом напряжения достигнут величин, которые они имели при первом обжатии (фиг. 50); однако дальнейшая перегрузка витков пружин сжатия невозможна, так как витки упираются друг в друга. У пружин растяжения необходимо ставить ограничители хода, препятствующие их чрезмерной вытяжке.Резко выраженные динамические нагрузки, вызывающие вибрацию витков, могут для заневолен-ных пружин растяжения всё же оказаться опасными.

По мере роста нагрузки (параметра с) в мягкой прослойке растут как нормальные, так и касательные напряжения. Если при этом касательные напряжения достигнут уровня предела текучести на сдвиг по всей контактной поверхности (для тонких прослоек) или по поверхностям, отвечающим огибающим линии скольжения (для толстых прослоек), и к этому моменту максимальные нормальные напряжения о™ не достигнут величины сопротивления отрыву R^, то будет реализовано предельно-вязкое состояние. Прослойка начнет проскальзывать по контактным поверхностям или по поверхностям скольжений, ее сечение будет уменьшаться, что приведет к снижению усилия и к вязкому разрушению.

гулирующей ступени по первому потоку возрастет. Расход пара через этот клапан, как видно из рис. 11.6, а, также возрастает, так как течение в нем было докритическим. Ясно, что уменьшение расхода через турбину приведет к увеличению напряжений изгиба в рабочих лопатках регулирующей ступени. Наибольших значений напряжения достигнут тогда, когда в работе останется только один полностью открытый клапан. На этом режиме при давлении перед соплами, равном давлению свежего пара, давление в камере регулирующей ступени достигнет самого низкого значения. В регулирующей ступени будет срабатываться максимальный перепад, а расход пара через эту группу сопл будет максимальным.

Ударная прочность. Детали современных машин в работе очень часто подвергаются ударам. Очень важно, чтобы до разрушения металл получил значительную пластическую деформацию и «поглотил» удар; тогда задолго до поломки можно будет получить сигнал о выходе рабочих напряжений за допустимые пределы. Но еще важнее и желательнее, чтобы энергия удара была исчерпана большой работой пластической деформации материала еще до его разрушения, т. е. прежде, чем напряжения достигнут опасной для прочности величины.

Таким образом, имея эти две температуры, определенные экспериментально по данным ИПГ, можно сделать заключение, что при температуре, равной или меньшей ТНП, если номинальные напряжения достигнут 0ь,2, даже малая трещина способна вызвать разрушение. При