Повышению вероятности

Сопротивление валов усталости определяется относительно малыми объемами металла в зонах значительной концентрации напряжений. Поэтому особо эффективны специальные конструктивные и технологические мероприятия по повышению выносливости валов.

Начальные, исчезающие и остаточные напряжения обычно приводят к уменьшению прочности деталей. Однако умелое их использование, наоборот, дает возможность повысить прочность деталей следующими путями: 1) предварительным напряжением в системе соединения тел (предварительно напряженный железобетон); 2) поверхностным наклепом (дробеструйной обработкой), при котором на поверхности детали создаются значительные напряжения сжатия, что приводит к повышению выносливости деталей; 3) химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.), которая изменяет в верхних слоях поверхности химический состав и свойства материала; 4) закалкой, при нагреве токами высокой частоты, с помощью которой в верхних слоях деталей создаются большие напряжения сжатия (для стали 700—900 Н/мм2). Все эти виды термического упрочнения дают возможность не только повысить усталостную прочность деталей, но и их износостойкость в два-три раза.

Введение в полиэтилен -высокой плотности термостабилизатора приводит к повышению выносливости до уровня стали без покрытия и даже несколько выше (Бейдер Э.Я. и др. [119, с. 115-117]). В 1 н. растворе H2S04 полиэтиленовое покрытие повышает сопротивление усталости плоских образцов (толщиной 2,5 мм) из стали 08кп более чем в 10 раз. Предполагают также, что при малых амплитудах деформации наиболее эффективны покрытия с высокими прочностными адгезионными характеристиками, а при больших — покрытия с низким модулем упругости. Влияние полиэтиленовых покрытий на малоцикловую усталость в кислой среде (1 н. раствор H2S04) таково, что они увеличивают долговечность образцов в 4,5—7 раз при 6 = 1,7 % и в 1,1—1,8 раз при е = 5 %.

При нанесении ударов стальным молотком материал поверхностных слоев детали пластически деформируется на некоторую глубину. Удлинение материала наклепанного слоя приводит к возникновению в нем остаточных напряжений сжатия. Эти повреждения уравновешиваются упругими напряжениями за счет деформации детали. При наклепе поверхностного слоя прямая ось О—О искривляется до положения О' — О', а выпуклая сторона детали оказывается направленной в сторону наклепанной поверхности. Поэтому для исправления деформированных деталей наклеп следует производить по вогнутой стороне. После наклепа в поверхностных слоях металла возникают только остаточные напряжения сжатия (рис. 8.6, б), которые приводят к повышению выносливости и, следовательно, долговечности деталей. Правленные наклепом детали более устойчиво сохраняют форму, чем детали, правленные статическим изгибом.

Уменьшение плотности и связанное с этим появление благоприятных сжимающих остаточных напряжений только способствует повышению выносливости деталей, а решающим фактором остается структурная прочность самого металла. Повышение выносливости гладких образцов из стали 40 примерно на '/з происходит из-за благоприятного действия остаточных напряжений [33].

Повышению выносливости также способствует образование сжимающих остаточных напряжений в результате ЭМО (рис. 106). Не менее важно повышение контактной прочности деталей путем железнения (рис. 107).

Рентгеноструктурным анализом установлено, что на поверхности восстановленных пружин создаются сжимающие остаточные напряжения, достигающие 270 МПа, что превышает остаточные напряжения новых пружин ( + 190 МПа). Все это способствует повышению выносливости восстановленных пружин. Экспериментальные испытания при базовом числе циклов на-

Наши исследования [68], а также исследования А. В. Рябченкова [132] показали, что накатка роликами или дробеструйный наклеп могут устранить понижение выносливости при действии коррозионно-активных сред (при базе исследования N = 2-Ю7 циклов), и даже усталостная прочность стальных деталей в этих случаях может оказаться большей, чем усталостная прочность ненаклепанных деталей в воздухе. Это объясняется уплотнением поверхностного слоя и закрытием (завальцовыванием) путей для проникновения активных сред внутрь металлов через дефекты поверхности, а также возникновением при наклепе благоприятно действующих остаточных напряжений сжатия. Повышению выносливости стали в активных средах в результате наклепа поверхности способствует также «замазывание» дефектов поверхности ферритом, который течет по поверхности стали при ее пластической деформации.

Из табл. 18 видно, что с увеличением размеров образца при его циклическом нагружении в воздухе предел выносливости снижается {в наших исследованиях при увеличении размеров от 16 до 40 мм на 10%). Активированное масло замедляет это снижение (снижение в два раза меньшее, чем в воздухе). Кфрозионная же среда способствовала повышению выносливости образцов с увеличением их размеров.

Рассматривая с этих позиций влияние частоты изменения напряжений на выносливость стали**, можно заранее предвидеть ее влияние, так как увеличение частоты, приводящее к росту скорости деформации, усиливает упрочнение и снижает возможность отдыха. Оба эти процесса должны приводить к повышению выносливости металла. Однако надо иметь в виду повышение температуры, действующее в обратном направлении. С увеличением частоты происходит более интенсивное накопление тепла в металле за счет'. энергии деформации, а повышение температуры способствует протеканию процесса отдыха.

При расчете дисков на долговечность исходят из влияния длительного пребывания диска под нагрузкой в течение цикла запуска и остановки двигателя на поведение материала. В области малоцикловой усталости при выдержке материала под нагрузкой термоактивационный процесс пластической деформации и разрушения содействует повышению вероятности завершения медленно текущих процессов повреждения границ зерен и субзерен, связанных с развитием межзеренного скольжения и перемещением потока вакансий. При этом может происходить переход к смешанному внутри-и межзеренному или доминирующему межзерен-ному разрушению (см. главу 8).

Во-первых, эта операция приводит к снижению пластичности при длительном разрыве и оказывает влияние на сопротивление разрушению при ползучести. Снижение деформационной способности в результате наклепа способствует повышению вероятности преждевременных (по сравнению с расчетным сроком) разрушений металла при возникновении колебаний температур-но-силовых режимов в условиях длительной эксплуатации.

Поскольку в данном случае вероятности, характеризующие возникновение первичных возмущений, строго не известны и, следовательно, оценки значений р,. весьма приближенны, последняя задача может быть заменена задачей выравнивания величин р,. У,.. Тогда задача обеспечения заданной безопасности по критерию минимального среднего возможного ущерба из-за отказов сводится к повышению вероятности р, для тех ситуаций, для которых величина (1-р,-) У,- является наибольшей.

Метод простого перебора заранее разработанных вариантов имеет некоторые недостатки. Во-первых, в том, что даже при сравнении большого числа вариантов конструкций нет полной гарантии, что выбранный вариант действительно является'оптимальным. Во-вторых,-возможности указанного способа ограничены наличными вариантами проектов машин. В-третьих, увеличение проектных вариантов приводит не только к повышению вероятности выбора наилучшего варианта модели машины, но также сопровождается отрицательными последствиями, а именно, ростом количества проектных работ, которые останутся не внедренными в производство, так как реализуется лишь один вариант. Ко всему нужно добавить, что при увеличении числа вариантов, при прочих равных условиях, увеличивается продолжительность конструирования, а следовательно, и производстава машин.

Возможности применения первого метода, т. е. перебор вариантов для решения указанной задачи ограничены по ряду причин. Во-первых, потому, что в сравнение требуется включать большое количество вариантов. Во-вторых, необходимо иметь эти проектные варианты, т. е. их нужно предварительно разработать. В-третьих, даже при сравнении большого числа вариантов конструируемой техники нет полной гарантии, что выбранный вариант является действительно оптимальным. Вполне возможно, что экономически наилучший вариант как раз находится в числе вариантов, не включенных в сравнение. В-четвертых, увеличение проектных вариантов приводит не только к повышению вероятности выбора наилучшего варианта модели техники, но также сопровождается отрицательными последствиями, а именно ростом количества проектных работ и напрасных затрат общественного труда на их выполнение, так как в итоге внедряется только один вариант проекта. Ко всему следует добавить, что с увеличением числа вариантов, при прочих равных условиях, увеличивается продолжительность конструирования, а следовательно, и общая длительность создания техники.

Влияние уровня напряжения на показатели электрического пробоя. Электрический пробой кристаллосодержащих слюдитов подчиняется характерной и для других горных пород закономерности: повышение амплитуды импульсов напряжения и обусловленное этим увеличение крутизны фронта импульсов напряжения ведет к повышению вероятности внедрения при уменьшении времени до пробоя и при соответствующем росте пробивного напряжения (табл.4.9).

Поскольку взаимная зависимость параметров приводит к повышению вероятности безотказной работы, выражение (73) дает нижнюю оценку.

Таким образом, статистическое распределение каждого параметра элемента, определяемое обычно путем испытания партии элементов при известной нагрузке в течение определенного времени и измерения изменений параметров, в общем случае зависит от предыстории элемента, от того, каким нагрузкам он подвергался ранее, особенно если использовался при предельных нагрузках, близких к усталостным или вызывающим разрушение. Воздействие на элемент нагрузки, превышающей установленный уровень, приведет к повышению вероятности отказа данного элемента. Это значит, что схемы должны быть рассчитаны так, чтобы удовлетворялись критерии худшего случая.

Основным принципом проектирования и конструирования часто принимается стремление обеспечить максимальное приближение к равнопрочности. Однако такой путь ведет к повышению вероятности одновременного разрушения всей конструкции, к увеличению скорости разрушения до разрушения взрывного характера.

При изготовлении отливки должна тщательно соблюдаться технология, сводящая к минимуму загрязнение материала фосфором, серой, мышьяком и другими примесями, которые приводят к охрупчи-ванию материала, снижению К1с и повышению вероятности коррозионного растрескивания.

Увеличение числа реакторов с 1 до 4 и увеличение протяженности трубопроводов (учет дополнительно к трубопроводам Ду500, а также трубопроводов Ду200) приводит к заметному (почти на порядок) повышению вероятности разрыва трубопровода хотя бы на одном блоке из четырех. При этом вероятность разрыва повышается как для средств контроля, имевшихся на АЭС к 1991 г. (кривая 7), так и для контроля с улучшенной достоверностью (кривая 2).