Появляются остаточные

Эксцентричное нагружение болта возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, например вследствие уклона полки швеллера, погрешностей изготовления деталей, болтов, гаек и т. д. Во всех этих случаях кроме напряжений растяжения в стержне болта появляются напряжения изгиба. Напри- а) _ i3QT
В результате в наружном слое появляются напряжения сжатия, а в остальной части — напряжения растяжения. Это имеет место в том случае, когда поверхностный слой не находится в состоянии ползучести, вызванном температурными воздействиями. При разогреве ловерхностного слоя выше той температуры, которая соответствует состоянию ползучести металла в этот период, внутренних напряжений в нем не возникает, а при охлаждении в наружном слое возникают растягивающие напряжения, а в нижележащих слоях — напряжения сжатия (рис. 15, а — справа), т. е. картина остаточных напряжений противоположна той, которая имеет место при отсутствии влияния температуры.

На рис. 2.14 показана слоистая пластина, составленная из двух одинаковых простых пластин, обозначенных соответственно индексами 1 и 2. Направления армирования простых пластин пересекаются под углом 28. Выберем оси координат таким образом, чтобы ось х делила угол 20 пополам, а ось у располагалась перпендикулярно оси х. Эти оси можно рассматривать как оси симметрии упругости. Положим, что две простые пластины идеально соединены друг с другом. Контактирующие поверхности не могут скользить. В таком случае простые пластины являются взаимно связанными и находятся в одном и том же напряженном состоянии. Когда на слоистую пластину в направлении х действует растя-гивающее напряжение <зх, в каждом слое появляются напряжения, обусловленные тем, что направления армирования слоев отличаются от направления х. Эти напряжения

что высокомолекулярное вещество и растворитель способны смешиваться ограниченно. Ограниченное набухание высокомолекулярного вещества можно объяснить следующим образом. Между молекулами полимера существуют поперечные химические связи (так называемые мостики), и все вещество по существу представляет собой пространственную сетку. Это препятствует отрыву макромолекул друг от друга и переходу в раствор. Кроме того, если даже не все молекулы полимера связаны в пространственную сетку, то такая сетка может играть роль мембраны^ проницаемой для малых молекул растворителя и препятствующей -диффузии макромолекул из объема, набухшего полимера. В результате увеличения объема высокомолекулярного вещества при набухании в пространственной сетке появляются напряжения, что и приводит к прекращению набухания.

Если силы растягивают образец, то в нем возникают напряжения растяжения; когда силы сжимают образец, в материале возникают напряжения сжатия. Так же появляются напряжения среза, кручения, изгиба.

Для разных по химическому составу марок стали, т. е. для стали, имеющей различные структурные превращения при одинаковых температурах, остаточные структурные напряжения возникают по-разному. Так, например, при остывании конструкционной закаливающейся стали марки 35ХНЗМ мартенситное превращение, имеющее место в области упругого состояния металла, значительно меняет распределение напряжений. В этом случае меняется не только величина, но и характер напряженного состояния, а именно: в закаленной зоне появляются напряжения сжатия вместо напряжений растяжения, наблюдающихся при отсутствии превращений, причем при переходе от закаленной зоны к зоне высокого отпуска наблюдаются большие градиенты напряжений.

Объемные деформации не распределяются равномерно во всей толщине отливки. В одних местах они больше, в других меньше. В результате внутренних напряжений отливка коробится и в ней появляются напряжения, что приводит к трещинам.

При увеличении скорости резания повышается температура в зоне контакта металла с резцом (табл. 52). Под давлением резца верхние слои испытывают пластическое растяжение, а нижележащие — упругую деформацию растяжения. После прохождения резца упруго-растянутые слои стремятся сжаться, но этому препятствуют верхние слои, претерпевшие необратимую пластическую деформацию. В результате внутренние слои остаются частично сжатыми, а в верхнем слое возникают остаточные напряжения растяжения. При нагреве верхние слои стремятся удлиниться, но этому оказывают сопротивление нижние, более холодные слои и в поверхностном слое появляются напряжения сжатия. При охлаждении во внутренних слоях возникают остаточные напряжения сжатия, а на поверхности — напряжения растяжения.

то уже при затяжке, в результате большого смещения центра масс сечений болтов от центра массы площади стыка, в точке С (у = /ix) появляются напряжения растяжения. Например, для стыка, показанного на рис. 3.33 (б <^ Я), эти напряжения возникают при

При холодном накатывании (нарезании) резьбы в ее впадинах появляются напряжения сжатия. Если после изготовления резьбы болты не подвергают упрочняющей термообработке, то остаточные напряжения сохраняются и при нормальной температуре, способствуя повышению сопротивления усталости соединений. При работе таких соединений в условиях повышенных температур будет происходить релаксация остаточных напряжений.

Как видно, в выражении (2.47) появляются напряжения, связан-

В реальных случаях сварки в центральной части пластины при нагреве возникают пластические деформации укорочения, вызванные действием сжимающих напряжений стг и 0е, поэтому при последующем охлаждении в пластине появляются остаточные напряжения. На рис. 11.16 показано характерное распределение остаточных напряжений аг и ао в радиальном направлении. При этом можно выделить три зоны. В зоне / остаточные напряжения (как ог, так и ое) растягивающие и, как правило, достигают значений предела текучести материала, т. е. ол = = ае = От. В зоне // интенсивность напряжений 0„ вычисленная по значениям компонентов ог и ere, приблизительно равна пределу текучести, т. е. а, = 0т, В зонах I к II происходят пластические деформации. В зоне /// на стадиях нагрева и остывания возникают только упругие деформации. В этой зоне компоненты напряжений аг и ов уменьшаются по абсолютным значениям примерно обратно пропорционально квадрату радиуса.

разгрузки совпадает с линией нагрузки ОЛ,т.е. при снятии нагрузки исчезнет и деформация. Это означает, что на участке ОА материал работает в области упругих деформаций. Зона О А носит название зоны упругости. Выше точки А диаграмма искривляется и закон Гука нарушается. Максимальное напряжение, при котором в материале не появляются остаточные деформации, называется пределом упругости — сгу. На диаграмме — это точка В, которая лежит несколько выше точки А.

Деформация или изменение формы тела происходит вследствие воздействий, оказываемых внешней силой. Если внешние силы невелики, то после прекращения их приложения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. При больших значениях внешних сил появляются остаточные пластические деформации, не исчезающие после прекращения действия сил.

Так, при исследовании влияния режимов термической обработки на предел выносливости стали 45 (0,45 % С; 0,73 % Мп; 0,20 % Si; 0,02 % S; 0,013 % Р) было получено, что режимы, в которых появляются остаточные напряжения сжатия, существенно увеличивают предел выносливости, особенно при резкой концентрации напряжений. Одновременно было показано, что увеличение предела выносливости по разрушению, в результате присутствия остаточных напряжений сжатия, обязательно сопровождается появлением нераспространяющихся усталостных трещин.

После разгрузки (снятия нагрузки) в детали появляются остаточные напряжения. На рис. 7.13, в показано изменение остаточных напряжений в сечении ОС полупространства при начальном нагружении /?=180 Н/мм.

Условный предел упругости оусл — максимальное напряжение, при котором в металле появляются остаточные деформации наперед заданной величины (обычно 0,05%; допускается до 0,005 %); обозначается соответственно а„)0б или а0>005.

По наблюдениям Виссмана [i], при контактном напряжении сжатия [см. формулу (1), стр. 243], равном двойному пределу прочности материала зубьев, на рабочих поверхностях последних появляются остаточные деформации смятия уже после нескольких оборотов зубчатого колеса.

В результате высадки головка получает на-кл,ёп и в ней появляются остаточные напряжения. Поэтому заготовки болтов из стали с содержанием углерода больше 0,35%, у которых грани в дальнейшем должны обрезаться, подвергают отжигу.

После монтажа в трубках появляются остаточные деформации и напряжения, поэтому особенно в развальцованных концах труб требуется провести их «отжиг» (отжит проводят чаще всего паром по специальной технологии) . При этом следует иметь в виду, что при ловы-шенных температурах снятие напряжений происходит быстрее, чем при пониженных. Даже очень высокие остаточные напряжения в латуни заметно снижаются в результате выдержки в течение нескольких часов при 100°С.

О деталях паровых котлов и турбин, работающих при \ повышенной температуре в течение длительного срока, происходит постепенно увеличивающаяся пластическая дефор-• мания даже в том случае, если действующее напряжение значительно ниже предела текучести. Таким образом, в области упругих деформаций, которые обычно исчезают после снятия напряжения (если сталь работает при низких температурах), появляются остаточные деформации даже если металл работает с допустимыми по пределу текучести напряжениями. Такое явление называется ползучестью металлов. Чем выше температура металла и чем больше напряжение, тем выше скорость ползучести.

Деформация или изменение формы тела происходит вследствие воздействий, оказываемых внешней силой. Если внешние силы невелики, то после прекращения их приложения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. При больших значениях внешних сил появляются остаточные пластические деформации, не исчезающие после прекращения действия сил.