Напряжения необходимые

2. Какие напряжения называются главными?

концентраторами (такие напряжения называются местными). Местные напряжения могут быть определены либо об-р щими методами теории упругости, либо экспериментально.

В сварных конструкциях собственные напряжения называются продольными, если направлены вдоль швов и наплавок, и поперечными, если направлены перпендикулярно им. В сварных конструкциях всегда действуют объёмные напряжения, которые имеют существенное значение главным образом при сварке элементов больших толщин и элементов, расположенных по различным направлениям в пространстве.

В зависимости от причин возникновения напряжения называются тепловыми, литейными, усадочными, ковочными, сварочными, фазовыми и т. п.

Главные напряжения. Через каждую площадку тела можно провести три взаимно перпендикулярные площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. Эти площадки называются главными площадками в рассматриваемой точке, а направление нормалей к ним — главными направлениями. Действующие на главных площадках нормальные напряжения называются главными напряжениями и обозначаются через uj, с?2 и с3; при этом Uj !> а2 > ад. Нормальные напряжения в данной точке достигают на главных площадках экстремальных значений.

Главные напряжения. Через каждую точку тела можно провести три взаимно-перпендикулярные площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. Эти площадки называются главными площадками в рассматриваемой точке, а направление нормалей к ним — главными направлениями Действующие на главных площадках нормальные напряжения называются главными напряжениями и обозначаются через olt <з2 и о3; при этом ^^З^гЗ^з- Нормальные напряжения в данной точке достигают на главных площадках экстремальных значений.

ния, перпендикулярные этим площадкам. Эти напряжения называются главными, а площадки, на которых они действуют, — главными площадками. Принимается знак напряжения при растяжении — плюс, при сжатии—минус.

Главные нормальные напряжения, иногда называемые просто главными напряжениями, — это нормальные напряжения на площадках, на которых касательные напряжения равны нулю. Площадки, на которых действуют главные нормальные напряжения, называются главными площадками. Главные нормальные напряжения являются также локальными экстремумами напряжения, в число которых входит наибольшее значение нормального напряжения на площадках, проходящих через точку. Поскольку величины, характеризующие разрушение, часто связаны с главными напряжениями или с наибольшим значением главного напряжения, представляет интерес ознакомиться с методами определения главных нормальных напряжений.

Деформация, при которой на гранях элемента возникают только касательные напряжения, называются чистым сдвигом.

В элементах статически неопределимых систем возникают напряжения даже при отсутствии внешних сил. Они могут быть вызваны изменением температуры, перемещениями отдельных связей или возникнуть при сбое конструкции из неточно изготовленных элементов. Такие напряжения называются начальными или монтажными. Их можно легко определить методом сил, если при составлении канонических уравнений добавить к свободным членам

ветствующие нормальные напряжения называются главными нормальными напряжениями; будем обозначать их через о1; а.2) а3, причем условимся нумеровать главные оси так, что

.фах напряжения. Более того, в ряде случаев наблюдалось растворение таких концентраторов напряжения, как риски в очаге разрушения, а трещины зарождались в стороне от них. Данный факт, очевидно, может быть объяснен тем, что критические напряжения, необходимые для протекания КР, имеют небольшие значения и находятся ниже величин расчетных рабочих напряжений в стенке трубы, однако даже таких напряжений, сопровождающихся воздействием электрохимического фактора, бывает достаточно для разрыва межатомных связей. Этому также способствуют внутренние напряжения первого и второго рода, возникающие при производстве труб и сооружении трубопроводов.

Разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием агрессивной среды и переменных растягивающих напряжений, называется коррозионной усталостью. В химической промышленности нередки случаи такого разрушения деталей аппаратов и машин. Разрушение вследствие усталости обычно сопровождается образованием меж- и транскристаллитных трещин, развитие которых идет главным образом в период приложения растягивающих напряжений. В условиях переменных напряжений разрушение металлов и сплавов происходит при напряжениях, меньших чем напряжения, необходимые для возникновения коррозионного растрескивания при растягивающих нагрузках.

Выходя за пределы зерна, трещина скачкообразно расширяется, превращаясь в макротрещину, и меняет направление, продвигаясь по наиболее слабым участкам1 материала примерно перпендикулярно действию максимальных растягивающих напряжений (рис. 169, в). Развитие трещины ускоряется из-за возникающей у ее основания резкой концентрации напряжений. Нагрев, происходящий при локальном разрушении, размягчает металл и, в свою очередь, облегчает распространение трещины. Макротрещина может расти под действием напряжений, гораздо более' низких, чем напряжения, потребные для преодоления межзеренного барьера, причем напряжения, необходимые для распространения трещины, уменьшаются по мере ее роста.

кой привлеки короозионных трещин к имеющийся геометрическим концентраторам напряжения (сварные швы, задиры, царапины), что отличает данный вид разрушения от коррозионной малоцикловой усталости (на МТ зарождается и разливается только в концентраторах напряли. -ния). Более того, в ряде случаев наблюдалось растворение таких концентраторов напряжения, как риски в очаге резрушения (МГ "Урен гой - Ц^нтр I"), и трещины зарождались в стороне от концелтрато-ров. Данный факт, очевидно, может быть объяснен тем, что критические напряжения, необходимые для протекания этого вида коррози-онно - механического разрушения - КР, имеют небольшие значения и находятся ниже величин расчетных рабочих напряжений в стенке трубы (не превышают предела текучести стали). Следует отметить, что при расчете МТ не учитываются внутренние напряжения первого и второго рода, возникающие при производства труб, к.торые, как это было показано в УГНТУ, имеюа достаточно высокие значения. Поэтому трещины зарождаются в очаге разрушения бее видимых дефектов на меаалле , имеющем достаточный уровень напряжений для протекания КР (физические каиэнтраторь напряжения).

Важной задачей является правильный выбор способа сварки в соответствии с назначением, формой и размерами конструкций. Назначение способа сварки в значительной степени определяется свариваемостью, особенно при соединении разнородных материалов, конструктивным оформлением сварных соединений, степенью их ответственности и производительностью процесса. Необходимо также учитывать тип соединений, присадочный материал, приемы и обеспечение удобства выполнения сборочно-сварочных соединений. Эти условия предопределяют механические свойства соединений и допускаемые напряжения, необходимые для прочностных расчетов конструкций. Так, для сварки длинных швов встык более технологично применение дуговой автоматической сварки. Толстостенные элементы соединяют электрошлаковой сваркой. Для сварки внахлест тонколистовых материалов рационально применение контактной сварки. Некоторые виды свариваемых материалов (алюминиевые и титановые сплавы, нержавеющие стали и т. п.) требуют надежной защиты зоны сварки от окисления, т. е. применения аргонно-дуговой, электронно-лучевой и диффузионной сварки. Необходимо также учитывать возможности механизации и автоматизации процесса выбранного способа сварки.

Для определения коэффициентов безопасности необходимо построить эпюры изгибающих и крутящих моментов. При составлении расчетной схемы вала действительные нагрузки, распределенные по длине ступицы зубчатого колеса, ширине подшипника заменяют сосредоточенными расчетными нагрузками; подшипники — шарнирными опорами. Центры опор принято принимать как показано на рис. 286, а—в. В случае наличия муфты учитывают нагрузку от нее на вал, которая имеет место вследствие неизбежной несоосности соединяемых валов. Значение этой силы приближенно можно принять Ры = (0,2 4--т- 0,5) Р,м, где Рт — окружная сила муфты (см. гл. 35). Поскольку направление силы Рм может быть любым (зависит от случайных неточностей монтажа), в расчетной схеме ее направляют так, чтобы она увеличивала напряжения. Необходимые для расчета вала значения коэффициентов /с„, fct, Е„, ет, (30, р„ \(/а и фт можно определить по литературе [19, 20]. Допускаемый коэффициент безопасности в зависимости от назначения вала или оси принимают в пределах [п] = 1,5 ч- 2,5.

Здесь эффективная прочность поверхности раздела при сдвиге т' характеризует изменение сдвиговой прочности в результате пластической деформации (или критические сдвиговые напряжения, необходимые для преодоления трения скольжения).

Так как свойства на растяжение при начале расслаивания могут быть связаны по деформации для широкого класса композитов, в [8] были изучены усталостные свойства группы типичных композитов при возникновении расслаивания. Было обнаружено, что если представить результаты в терминах циклической деформации, то усталостные свойства различных композитов оказываются весьма близкими (рис. 10). Если данные с рис. 10 представить через напряжение при возникновении расслаивания, то усталостные кривые будут сильно отличаться. После 10е циклов допустимая деформация составляет лишь около 0,12%. Для большинства слоистых композитов такая деформация соответствует очень малой доле от их предела прочности. Если'бы в качестве конструкционного критерия в условиях усталости принять недопустимость расслаивания, то это оказалось бы слишком жестким ограничением. На рис. 6 для композита с матами из рубленой пряжи и полиэфирной смолой было показано, что амплитуды напряжения, необходимые для возникновения растрескивания

где CTQ — напряжения, необходимые для преодоления сопротивления со стороны решетки, ст; — внутренние напряжения, которые часто ассоциируются с дальнодействующими напряжениями со стороны дислокационных скоплений вблизи границ зерен в поликристаллах.

С молекулярной точки зрения процесс релаксации напряжений в эластомере протекает следующим образом. При быстром растяжении образца и закреплении его концов молекулы полимера не успевают вытягиваться, а распрямляются лишь частично. Вместе с этим происходит небольшая деформация валентных углов и изменение межатомных расстояний. Такие изменения требуют значительно больших усилий, чем те, которые необходимы для раскручивания •полимерных цепей. Поэтому напряжения, необходимые для расгя-•жения образца, оказываются высокими; соответственно высоким является и модуль упругости. После растяжения образца и закрепле.

Существуют схемы остановки трещины, основанные на предположении о том, что в определенных условиях напряжения, необходимые для развития усталостной трещины, могу~ быть больше напряжений, необходимых для ее возникновения