Напряжения остаточные

При расчетах на прочность обычно сравнивают расчетные напряжения (наибольшие рабочие напряжения, определенные путем расчета) не с предельными, а с допускаемыми, которые составляют некоторую часть от предельных напряжений:

Записав напряжения в любом слое композита через Nx из уравнений (3.26) — (3.28), полученные выражения можно использовать в любом критерии прочности для определения (Рх)нелия. Соотношения между величинами ki, kz, &б должны удовлетворять условиям равновесия. В частности, для направления х напряжения, определенные на основе нелинейного подхода, должны быть равны Nx/h. В результате нормальные напряжения, определенные с учетом нелинейности сдвиговых свойств, всегда выше соответствующих напряжений, рассчитанных в предположении о линейности сопротивления сдвигу (рис. 3.13). С касательными напряжениями дело обстоит противоположным образом — нелинейность сдвиговых свойств приводит к уменьшению касательных напряжений (рис. 3.12). Поэтому используя напряжения, опре-

где X, Y и S — предельные нормальные и касательные напряжения, определенные относительно общей координатной системы х, у. Главные оси прочности материала определяются как оси, в которых параметр взаимодействия у минимален. Для идеального сетчатого материала, не проявляющего эффектов взаимодействия, величина у приближается к нулю, кривая разрушения — прямоугольник и главные оси прочности параллельны и перпендикулярны волокнам. Для изотропного материала, подчиняющегося критерию Мизеса, Y=l.

рабочей зоны. Более предпочтительными являются кольцевые образцы с расположением арматуры под углом к образующей, отличающимся от 90°. Для таких образцов характерно отсутствие стеснения деформаций и бесконечное отношение длины к ширине [37]. Общим недостатком образцов подобного типа является наличие перерезанных волокон, концы которых выходят на свободные кромки образца. Меж-слойные напряжения, появляющиеся на кромках в результате этого, могут повлиять на предельные напряжения. Положительной особенностью трубчатых косоугольно армированных образцов является практическое отсутствие концов волокон. Неблагоприятные межслойные напряжения могут привести к тому, что при прочих равных условиях предельные напряжения, определенные при испытании плоских образцов, вырезанных под углом к оси симметрии, будут ниже соответствующих напряжений, определенных на трубчатых образцах.

Подводя итог изложенному, можно сказать, что рассмотренный комбинированный подход, объединяющий метод конечных элементов и анализ слоистой среды, является приемлемым для прогнозирования свойств слоистых композитов при простых температурно-силовых воздействиях, когда материал матрицы нелинейно упругий и чувствителен к ползучести. Применение этого подхода к боропластикам на эпоксидном связующем подтвердило оценки уровней усадочных напряжений в этих материалах, полученные при помощи линейного термоупругого анализа. Усадочные напряжения, определенные с учетом ползучести для типичного цикла отверждения слоистого композита, могут в зависимости от схемы армирования составлять по величине от 80 до 100% усадочных напряжений, рассчитанных при помощи линейного термоупругого анализа. Величина усадочных напряжений, по-видимому, не чувствительна к небольшим изменениям скорости охлаждения композита. Однако нагрев выше температуры отверждения (повторный) приводит к значительному увеличению усадочных напряжений.

Иными словами, номинальными называются напряжения, определенные по формулам сопротивления материалов, в которых ослабление учтено лишь соответствующим изменением величины геометрического фактор а, характеризующего поперечное сечение б т е р ж н я. Никакого другого учета ослабления, связанного с на-

Чем выше уровень допускаемых напряжений, тем раньше при прочих равных условиях возникают в барабане трещины. Однако уровень напряжений не единственный фактор: имеются барабаны из стали 16ГНМ, в которых расчетные напряжения, определенные по нормам [Л. 50], высоки (около 18 кГ/ммг), однако в них пока не обнаружены трещины, хотя длительность эксплуатации превышает уже 30 тыс. ч.

Допускаемые напряжения, определенные по этой формуле, используются как приблизительные, когда не имеется более специализированных данных применительно к типам рассматриваемых деталей.

где olri, alti, alr\, a}) —напряжения, определенные двумя расчетами диска [те же, что и в формулах (306) и (307)]; kz— неизвестный коэффициент (будет определен ниже). Подставим формулы (308) в формулу (297):

A dL:T = 522, О dl/^/v = 1170 (экспериментальное значение U'\"/U~); экспериментальные данные Лауфсра;-------------турбулентные касательные напряжения, определенные

определенные из экспериментального профиля скорости; --------- турбулентные касательные напряжения согласно настоящей теории;------------полное касательное

Не всякий вид разрушения, имеющий место при совместном воздействии коррозионной среды и напряжений, следует относить к коррозионному растрескиванию. Наличие растягивающих напряжений, как было указано выше, является необходимым условием для коррозионного растрескивания металлических конструкций. Напряжения могут возникать при приложении нагрузок извне, либо это внутренние напряжения, остаточные после термической или механической обработки, по они всегда должны быть растягивающими.

В практике эксплуатации химической аппаратуры коррозионное растрескивание наиболее часто наблюдается в конструкциях или отдельных их узлах, в которых имеются остаточные напряжения после термической или механической обработки, напряжения, связанные с деформацией металла при монтаже и сборке аппаратов, а также приложенные извне нагрузки, в условиях эксплуатации аппаратуры при повышенном давлении, изменении температурного режима и др. Коррозионное растрескивание химической аппаратуры наблюдается особенно часто при неправильном конструировании отдельных деталей, узлов и установок (см. гл. VI). Большую опасность представляет также возникно-

Отжиг для снятия остаточных напряжений. Этот вид отжига применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т. п. возникли остаточные напряжения.

Остаточные напряжения могут вызвать изменение размеров, ко-

НАПРЯЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫЕ - СОХра-

взрыва; 6 — заряд, взры- НАПРЯЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫЕ — сохраняю-ваемый во вторую очередь; щиеся во времени внутр. напряжения. Осн. при-7 — траектория кусков от чина возникновения Н. о.— неоднородность дефор-второго взрыва; 8 — навал мации в разных точках тела вследствие неравно-породы после второго мерНости темп-р, неравномерности пластич. дефор-взрыва; 9 — контур взрыв- мации (напр., при поверхностной дробеструйной ной выемки после второго обработке), неодинакового высыхания — в древеси----•—- H6i неодинакового изменения длины — в магнит-

Внутренние напряжения, как правило, являются следствием определенного технологического процесса, поэтому различают литейные, сварочные, закалочные, шлифовочные и другие остаточные напряжения.

Остаточные напряжения, которые сохраняются в детали длительное время, алгебраически складываясь с рабочими (внешними) напряжениями, могут их усиливать или ослаблять.

Остаточные напряжения, возникающие в поверхностных слоях при механической обработке, могут относиться к напряжениям как I, так и II рода.

Напряжения остаточные 65-—69 — сдвиговые, концентрация 61—65,

(а) Остаточные напряжения. Остаточные напряжения образуются в неоднородных сплавах при охлаждении ниже температуры выплавки или при пластической деформации, когда температура ниже необходимой для их снятия. Вычисления, основанные на простых моделях, состоящих из упругих шариков и цилиндров или отдельного упругого включения в бесконечной упругопласти-ческой матрице, показывают, что величина термонапряжений не зависит от размера частицы [54, 58]. После охлаждения равномерно рассеянные частицы находятся в условиях сжатия, если коэффициент термического расширения у матрицы больше этого коэффициента у частиц, что часто характерно для систем, состоящих из твердых включений в металлической матрице. Такое напряженное состояние может способствовать разрушению хрупкой матрицы, однако оно препятствует возникновению трещин в частицах. (Как отмечено в [12], наличие включений сульфидов кальция и магния, имеющих больший коэффициент термического расширения, чем у матрицы, может, по-видимому, приводить при охлаждении к образованию пор у поверхностей раздела.) Влияние повышения концентрации включений обсуждалось в связи с энергией деформации точечных дефектов в кристаллах. Имеются решения, основанные на континуальной теории дефектов кристаллической решетки [25].