Сжимающим нагрузкам

Первая схема характеризуется тем, что все три главных напряжения не равны нулю, т.е. объемным напряженным сос-< тоянием тела (трехосная схема). Различают первую одноименную объемную схему, когда все напряжения одного знака. Одноименных объемных схем две: одна - с тремя растягивающими напряжениями одного знака, т.е. со всесторонним растяжением, другая - с тремя сжимающими напряжениями одного знака, т.е. со всесторонним сжатием. Вторая разноименная схема характеризуется тем, что одно из трех напряжений разного знака; одно положительного знака, два -отрицательного знака, и, наоборот, одно отрицательного знака, два других - положительного знака.

зультате произойдет равномерное укорочение всей пластины и грань пластины 1 займет положение 4. Поскольку шов и зона термического влияния связаны с основным металлом, то они претерпевают внутреннюю упругопласт ическую деформацию растяжения, пропорциональную заштрихованной площади 5. Соответствующие упругой деформации растягивающие напряжения (+) в шве и :юне термического влияния уравновешиваются сжимающими напряжениями (—) в основном металле (рис. 5.49, в).

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей Y и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент находится под действием не только нормальных о,, но и касательных напряжений, например ov. Такое напряженное состояние способствует пластическому течению материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) пары трения и в котором могут происходить различные физико-химические изменения, инициированные трением.

может только произойти (и происходит) разрушение материала у поверхности под действием компоненты Кт. Величина скоса после перегрузки уменьшается в направлении роста трещины. Чтобы это реализовать, формируемая плоскость разворачивается и по своей ориентировке в пространстве все более приближается к плоскости излома в срединной части образца. В этой плоскости фронт трещины нагружен сжимающими напряжениями, и разрушение материала в пределах скосов от пластической деформации происходит с замедлением. Влияние сдвиговой компоненты уменьшается в связи с разрушением материала и продвижением трещины, а влияние закрытия трещины от компоненты KI нарастает по мере того, как плоскость трещины становится все более близкой к плоскости, расположенной перпендикулярно оси сжимающего напряжения, и тем значительнее оно влияет на снижение темпов роста трещины. Амплитуда взаимного перемещения поверхности скосов от пластической деформации постепенно уменьшается, и возникает явление схватывания. Вот почему после перемещения точки фронта трещины на значительное расстояние после перегрузки по поверхности имеет место прекращение этого перемещения — наблюдается остановка трещины. Первоначально быстрое продвижение трещины, наблюдаемое по поверхности пластины непосредственно после перегрузки, связано только с особенностями формирования скосов от пластической деформации.

Таким образом, интенсивность задержки трещины и длительность периода ее остановки обусловлены интенсивностью схватывания по поверхности скосов от пластической деформации. Вот почему после перегрузки трещина останавливается только после того, как она проросла почти на всю длину зоны пластической деформации, сформированной непосредственно у поверхности образца. Развитие трещины задерживается не остаточными сжимающими напряжениями, а возникающим схватыванием по поверхности скосов от пластической деформации. Существенная роль компоненты -Кщ в развитии трещин после перегрузки подтверждена фактом формирования сферических частиц в изломе, на что было указано выше.

ными сжимающими напряжениями, которые действуют в разных направлениях одновременно. После расположения стяжных элементов и создания сжимающих усилий трещина не должна распространяться в элементе конструкции в пределах от 20 до 40 тыс. часов его эксплуатации. Это тем более относится к элементам конструкции ВС, работающим в условиях сверхмногоцикловой усталости.

1. Ортотропные пластины. Спроектировать свободно опертую ортотропную пластину из боропластика со средними сжимающими напряжениями осхг = 70 кгс/см2, а = 50,8 см, Ъ — 25,4 см. Найти толщину и примерное содержание волокон.

Иными словами, в пределах допустимой погрешности в интервале —31 МПа <ат<31 МПа усталостная трещина развивается, если номинальное растягивающее напряжение (максимальное напряжение цикла) атах = 50,4 МПа (указанное значение не зависит от радиуса при вершине надреза). Это эмпирическое правило неприемлемо для случая, когда средние напряжения цикла являются сжимающими напряжениями большой величины.

Специальные исследования возникновения и развития усталостных трещин при асимметричных циклах напряжений со средними напряжениями сжатия были проведены на призматических образцах сечением 40X40 мм из стали 45 (рис. 42). Образцы имели концентраторы напряжений в виде уступа высотой в половину сечения (20 мм) с радиусами перехода к широкой части образца 0,75 и 5,0 мм. Теоретический коэффициент концентрации в галтельном переходе ^ = 0,75 такого образца при изгибе равен 3. Испытания проводили по схеме чистого изгиба в одной плоскости. Во время испытаний на боковой поверхности образца вели визуальные наблюдения за развитием трещины, появляющейся в зоне концентратора. Результаты испытаний, приведенные на рис. 42, показали, что при симметричном цикле нагружения пределы выносливости по трещинообразова-нию и разрушению совпадают (85 МПа). При испытаниях со средними сжимающими напряжениями в зоне концентратора появляются трещины, которые, распространившись на некоторую глубину в процессе дальнейших нагружений, не увеличиваются. Длина таких нераспространяющихся трещин была при определенном значении среднего напряжения цикла от тем больше, чем больше амплитуда цикла аа.

Предел прочности борированной сердцевины волокна существенно ниже предела прочности волокна в целом. Кроме того, рентгеновские измерения показывают, что боридная сердцевина волокна нагружена большими сжимающими напряжениями, а бор в области, прилегающей к первоначальной зоне подложки (вольфрамовой нити), оказывается растянутым. Это ведет к возникновению радиальных трещин в борных волокнах вследствие больших остаточных напряжений.

В наст, время ниобий в компактном виде изготовляется либо методом порошковой металлургии, либо электро дуговой и электроннолучевой плавкой. Спеченные шта-бики ниобия деформируются в холодном состоянии методом ковки или прокатки. Слитки, полученные электроннолучевой плавкой, также деформируются методом ковки в холодном состоянии. Особенностью слитков, выплавленных электродуговым методом, является наличие крупнозернистой столбчатой структуры. Низкая пластичность металла дуговой плавки вызывает необходимость применения предварит, горячего деформирования слитков с нагревом до высоких темп-р. Горячая деформация слитков производится ковкой, прокаткой или прессованием (выдавливанием). Методом прессования с высокими сжимающими напряжениями удается обрабатывать менее пластичные (более жаропрочные) сплавы ниобия. Поэтому сплавы с низкой пластичностью, вызывающие затруднения при обработке давлением, в наст, время деформируются только методом прессования. Высокая прочность и низкая пластичность литого ниобия и особенно сплавов на его основе вызывает необходимость производить первичную деформацию слитков при высоких темп-pax, когда наступает разупрочнение сплава. Горячая деформация облегчает раздробление грубой литой структуры, в результате чего пластичность металла при ковке на гладких бойках повышается примерно в 2 раза. Перед деформацией слитки обтачиваются до удаления загрязненного поверхностного слоя. Ковка слитков чистого ниобия производится при 1000—1500°, сплавов — при 1400—1700°.

Материалам неорганического происхождения присущи многие положительные свойства: негорючесть, высокая теплостойкость (способность выдерживать высокие температуры)i высокая химическая стойкость, долговечность, большая твердость, высокая сопротивляемость сжимающим нагрузкам,

Нижний конец раскоса имеет шарнир, верхний — два шарнира, что дает возможность раскосу приспосабливаться как к изгибным, так и растягивающим и сжимающим нагрузкам.

Хотя для материалов с высокими характеристиками исследовался случай сжимающего нагружения, для материалов, рассмотренных в данной главе, это, по-видимому, не было сделано. Возможно, это вызвано относительно низкими модулями рассмотренных материалов, что приводит к разрушению от выпучивания, если конструкции или элементы подвергаются значительным сжимающим нагрузкам. Несмотря на это, автор данной главы подвергал лабораторные образцы чистому сжатию и наблюдал развитие повреждений. Они возникали при больших напряжениях, чем в случае растягивающей нагрузки, согласно исследованиям, представленным в разд. П. Влияние температуры отвержде-

Сварной шов, выполненный короткоимпульсной контактной сваркой, является также вакуумным, прочно-плотным швом, способным противостоять большим растягивающим и сжимающим нагрузкам, что видно из результатов испытаний, проведенных на макете соединения трубки из стали Х18Н10Т диаметром 28 мм

Лучшее сопротивление чугуна сжимающим нагрузкам, чем растягивающим, создает возможность увеличения прочности конструкций приданием им асимметричных профилей.

Как следует из табл. Х1.1 полимерные материалы не намного уступают подшипниковым сплавам с точки зрения прочности на сжатие, которая является наиболее характерным показателем прочностных свойств подшипниковых материалов, так как последние подвергаются прежде всего сжимающим нагрузкам. В общем, прочность полимерных материалов вполне достаточна для применения их при изготовлении подшипников.

К неорганическим полимерным материалам относятся минеральное стекло, ситаллы, керамика и др. Этим материалам присущи негорючесть, высокая стойкость к нагреву, химическая стойкость, неподверженность старению, большая твердость, хорошая сопротивляемость сжимающим нагрузкам. Однако они обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим усилиями имеют большую плотность по сравнению с органическими полимерными материалами.

Основой неорганических полимерных материалов являются главным образом оксиды и бескислородные соединения металлов. Эти материалы характеризуются негорючестью, высокой стойкостью к нагреву, химической стойкостью. Они не подвержены старению, обладают большой твердостью и хорошей сопротивляемостью сжимающим нагрузкам. Наряду с этим неорганические полимерные материалы обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим усилиям, имеют большую плотность по сравнению с органическими полимерными материалами.

Если сталь приблизительно одинаково сопротивляется растягивающим и сжимающим нагрузкам, то чугун значительно лучше работает на сжатие. Он очень плохо сопротивляется ударным нагрузкам.

прокаливаемости и сопротивления сжимающим нагрузкам; стали предназначены для изготовления инструментов (штампов), используемых главным образом для деформирования материалов, нагретых >300°С, когда рабочие поверхности инструмента подвергаются сильному нагреву, частым перепадам температур, значительному износу.

прокаливаемости и сопротивления сжимающим нагрузкам; стали предназначены для изготовления инструментов (штампов), используемых главным образом для деформирования материалов, нагретых ;>300°С, когда рабочие поверхности инструмента подвергаются сильному нагреву, частым перепадам температур, значительному износу.

включая и высокие. Хорошо сопротивляются сжимающим нагрузкам, но неудовлетворительно работают на растяжение и на изгиб