Напряженному состоянию

Рассмотренные изменения структурно-фазового и напряженного состояний поверхностного слоя сталей обеспечивают соответствующие изменения их механических и триботехнических свойств, которые будут проанализированы в следующей главе.

Рассматривая результаты экспериментального исследования процессов неизотермическото нагружения, можно заключить, что в областях упругого деформирования и малых упругопластичес-ких деформаций влияние процесса неизотермического нагружения несущественно; в этих условиях даже при достаточно высоких температурах (700—900° С) для расчетов деформированного и напряженного состояний можно использовать представление о единой поверхности деформирования. В то же время в области пластического деформирования процесс неизотермического нагружения может существенно изменить характер развития деформаций и предельные значения прочности и пластичности. Анализ возможного влияния изменения свойств на напряженное состояние деталей на примере расчета дисков турбин дан в ра- , боте [41].

Приведенные примеры расчета сопловых лопаток турбин (эти детали наиболее подвержены воздействию термоциклических нагрузок) свидетельствуют о следующем. При значениях температуры цикла /max, которые существенно увеличивают пластичность материала (1050—1100°С), влияние амплитуды деформации на долговечность уменьшается — запас пластичности материала достаточно велик. При /max='1000° С, когда пластичность сплава ЖС6К резко уменьшается, роль термических напряжений существенно возрастает, что приводит к уменьшению долговечности. В лопатке всегда имеются зоны, нагретые до различных температур; следовательно, сопротивление термической усталости различное в разных точках, и не всегда трещины термоусталости возникают в наиболее нагретых зонах. Часто о«и появляются в переходных областях (от горячих зон к холодным), что может быть связано с местным уменьшением деформационной способности материала. В связи с этим расчет теплового и напряженного состояний лопаток для дальнейшей оценки их сопротивления тер.моусталости следует выполнять не для одного опасного сечения, а для нескольких сечений по высоте лопатки.

Известен подход для изучения муарового эффекта, заключающийся в интерпретации муара как возникновения линий одинакового перемещения. Этот подход не дает возможности глубокого проникновения в сущность муарового эффекта. Его преимущество заключается в том, что он связывает наблюдаемые муаровые картины с основной задачей — изучением деформированного и напряженного состояний. При этом используется сравнительно формальный математический аппарат.

Существующие экспериментальные методики и аналитические методы оценки теплового и напряженного состояний рабочих и сопловых лопаток газовых турбин основаны на рассмотрении, как правило, натурной лопатки или модели, геометрически ей подобной. Весьма сложная геометрическая форма лопатки не позволяет использовать методы точного аналитического решения задач нестационарной теплопроводности и термоупругости. Вследствие этого в настоящее время анализ термонапряженного состояния лопаток газовых турбин проводят на основании термометрирования их при весьма сложных, трудоемких и дорогостоящих экспериментах в натурных условиях либо в условиях, близких к натурным, на специальных стендах с использованием приближенных методик численных расчетов.

теплового и напряженного состояний клиновидного образца, выполненного из того же материала, что и лопатка. И

Измерению подлежали следующие характеристики вибрационного и напряженного состояний турбогенератора и его фундамента: амплитуды (вибраций подшипников и статора генератора, частота вынужденных колебаний элементов фундамента и возникающие деформации. Измерение этих характеристик проводилось при различных числах оборотов и на рабочих числах оборотов при различных режимах работы турбогенератора. Сравнение амплитуд вибраций подшипников и фундамента показывает степень надежности конструкции фундамента. Величина динамических напряжений позволяет судить о возмущающих нагрузках турбогенератора и степени надежности его в эксплуатации.

В случае линейного и плоского напряженного состояний октаэдрические напряжения могут быть определены из соотношений

Обычно при использовании поверхностных волн база прозвучивания остается фиксированной (d = const). Тогда для ненапряженного и напряженного состояний можно записать

Рассмотренная интерпретация диаграмм длительного малоциклового и неизотермического нагружений является достаточно простой и может быть рекомендована для использования в инженерных расчетах прочности. Однако при использовании деформационной теории для анализа деформированного и напряженного состояний элементов конструкций следует учесть следующее.

деформированного и напряженного состояний. Этот функционал допустимо рассматривать на непрерывных в объеме V распределениях перемещений, удовлетворяющих на участках Su поверхности S тела условию О,

прижима будет соответствовать вполне определенному напряженному состоянию металла в точках касания К штампуемой заготовки, то есть вполне определенному отношении ^*/<5"/>.

В области концентраторов напряжений и участках с разными механическими свойствами реализуется объемное напряженное состояние. Анализ литературных данных показывает, что долговечность при малоцикловой усталости существенно зависит от схемы напряженного состояния. При переходе от одноосного к двухосному напряженному состоянию долговечность снижается до 30%. Долговечность металла при тст = 1,0 (сферические сосуды) примерно в два раза меньше долговечности металла при ma = 0. Однако при использовании, вместо главных деформаций sa - 89 (89 - окружная деформация сосуда) интенсивности деформации EI (при расчете амплитуды деформаций) кривые долговечности практически совпадают.

чина К определяется через напряжения, не зависящие от вида плоской задачи. Следовательно, переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию в формулах (3.25) приводит к изменени G, но не К. Существующее различие между Кс при плоской деформации и плоском напряженном состоянии обусловлено разными размерами пластической зоны пред кромкой трещины.

Оказывается, что вид деформированного состояния у конца трещины в плоском образце любой заданной толщины зависит от уровня нагрузки. Плоская деформация (и соответствующий характер развития пластической зоны) осуществляется при малых уровнях напряжения по сравнению с пределом растяжения, однако, ее длина меньше толщины образца. С ростом нагрузки пластическая зона начинает загибаться вперед и приобретает форму полукольца (или петли). С дальнейшим ростом нагрузки условия развития пластической зоны приближаются к плоскому напряженному состоянию (конечно, при достаточной ширине образца сравнительно с длиной трещины). Пластическая зона из концов ранее образовавшейся петли начинает распространяться в направлении трещины в виде одной или двух пересекающихся наклонных (к лицевой

Можно дать оценку величины напряжения, отделяющего область плоской деформации от плоского напряженного состояния. Область плоской деформации по напряжениям сверху ограничена условием: длина пластической зоны в направлении растяжения с ростом напряжения становится равной толщине образца. Область плоского напряженного состояния по напряжениям снизу ограничена условием: длина пластической зоны в направлении трещины с ростом напряжения становится больше четырех толщин. Следует заметить, что переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию в толстых образцах будет происходить при более высоких напряжениях, чем в более тонких. Например, при толщине образца 0,43 мм переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию происходит при а/От = 0,4, а для толщины 5 мм при 0,9. Отсюда следует, что более хрупкие состояния сопровождаются пониженными разрушающими напряжениями.

Следует отметить, что расчетные напряжения аокр примерно на 25% были больше экспериментальных. Это объясняется тем, что в области таких повреждений отмечается выпучивание металла (рис.4.25), что приводит к неравномерному напряженному состоянию (по сечению повреждения). В полюсе выпучиваемого повреждения создается двухосное напряженное состояние с соотношением главных напряжений, близким к единице.

стояние практически аналогично напряженному состоянию моделей с трещинами. Далее рассмотрим методику определения допустимых размеров царапин (рисок) в металле труб.

Существующий расчет не учитывает решающей для прочности фактор — растяжение заклепки в результате усадки при остывании. Если даже за основу принимать схему работы заклепок на срез, то расчет следовало бы вести по сложному напряженному состоянию — срез-растяжение.

Общие сведения о расчетах на прочность. Одной из важнейших задач инженерного расчета является оценка прочности детали по известному напряженному состоянию в опасной точке поперечного сечения. Для простых видов деформаций эта задача решается сравнительно просто: по известным формулам определяют максимальные напряжения, которые затем сравнивают с опасными (предельными) для данного материала напряжениями, устанавливаемыми экспериментально. При этом прочность детали считается обеспеченной, если максимальные напряжения не превышают предельных значений. В случае необходимости реализовать требуемый коэффициент запаса прочности максимальные напряжения сравнивают с допускаемыми.

В групповых заклепочных соединениях, подверженных сложному напряженному состоянию, силы на одну заклепку определяются, как в резьбовых соединениях (см. § 7.10 и 7.11).

Определение коэффициента запаса прочности по теории предельных напряженных состояний можно представить такой условной схемой (рис. 2.103): переход от исследуемого напряженного состояния А к эквивалентному напряженному состоянию В производится на основе критерия, предопределяющего возникновение предельного состояния, а затем эквивалентное напряженное состояние В сравнивается с подобным ему предельным напряженным состоянием