Неоднородность напряженного

Рис. 5.47. Неоднородность механических свойств различных зон сварного соединения легированной стали:

- концентрация в зоне сварного соединения различного вида неоднородностей со значительным градиентом этих не-однородностей: химической, структурной, фазовой; собственных напряжений и деформаций; геометрической, связанной как опасностью возникновения технологических концентраторов, так и наличием конструктивных концентраторов. Как следствие указанных видов неоднородности возникает неоднородность механических, электрохимических и физических свойств, что определяет повышенную чувствительность сварных соединений к воздействию эксплуатационных сред, особенно в условиях сложного напряженного состояния.

Наличие сварных соединений в сосудах и трубопроводах при расчетах на прочность учитывается введением в нормативные расчеты коэффициентов прочности сварных соединений /52/. Такой подход учета сварных соединений положен в основу расчетов почти всех отраслевых нормативных документов при оценке прочности оболочковых конструкций и он не отражает неоднородность механических свойств различных зон соединений, особенности их напряженного состояния и возможные механизмы их разрушения при эксплуатации.

Существующие методы оценки несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками, а также расчетные методики, разработанные в настоящей работе (см разделы 3.4 и 3,6), были получены исходя из предположений о постоянстве прочностных свойств материала по всему объему прослоек (при распределении твердости //F*1 типа /. представленного на рис. 3.6,<7). Такой подход в ряде случаев практически допустим. Однако, в целом, неоднородность механических свойств разупрочненных ч-час/псов соединений необходимо учитывать при оценке их прочности, либо, по крайней мере, надо знать погрешность, связанную с введением данного допущения.

Наличие сварных соединений в сосудах и трубопроводах при расчетах на прочность учитывается введением в нормативные расчеты коэффициентов прочности сварных соединений /52/. Такой подход учета сварных соединений положен в основу расчетов почти всех отраслевых нормативных документов при оценке прочности оболочковых конструкций и он не отражает неоднородность механических свойств различных зон соединений, особенности их напряженного состояния и возможные механизмы их разрушения при эксплуатации.

Существующие методы оценки несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками, а также расчетные методики, разработанные в настоящей работе (см. разделы 3.4 и 3.6), были полл-чены исходя из предположений о постоянстве прочностных свойств материала по всему объему прослоек (при распределении твердости Н\^ типа 1, представленного на рис. 3.6,я). Такой подход в ряде случаев практически допустим. Однако, в целом, неоднородность механических свойств разупрочненных участков соединений необходимо у-читывать при оценке их прочности, либо, по крайней мере, надо знать погрешность, связанную с введением данного допущения.

неоднородность механических свойств различных зон;

Однако расчеты прочности по номинальным напряжениям с использованием перечисленных характеристик не отражают значения таких важных факторов, как местная механическая, а также тепловая статическая и вибрационная напряженность, длительность, повторность и нестационарность эксплуатационных режимов, исходная и развивающаяся дефектность, действие рабочих сред, изменение структуры и свойств материалов, начальная неоднородность механических свойств в композиционных материалах.

Подобные фундаменты применяются главным образом для больших вращающихся машин, турбогенераторов, турбовентиля-торов и турбокоМ'Прессоров. Сложность конструкций, неоднородность механических свойств строительных материалов, в основном железобетона, многократная статическая неопределимость,

Погрешности заготовки (колебание диаметрального размера прутка по его длине; колебание диаметрального размера, вызванного овальностью прутка; неоднородность механических свойств материала по длине прутка) составляют девятую группу.

При применении же сравнительно невысоких степеней деформации, даже при неудовлетворительном направлении волокна вследствие ещё достаточно высоких поперечных свойств кованой стали, изделия имеют удовлетворяющую конструкторов прочность, несмотря на явную неоднородность механических свойств стали, обработанной при невысоких степенях деформации.

Неоднородность напряженного состояния , дб

чины) оказывает неоднородность напряженного состояния заготовки вследствие неоптимальности силовых параметров штамповки.

Линейность схем напряженного и деформированного состояния при одноосном сжатии и растяжении обусловливает близость характеристик сопротивления малым деформациям металла, испытываемого этими двумя методами. За пределом текучести схема одноосного сжатия в реальных испытаниях нарушается, фиксируемые прочностные характеристики заметно отличаются от определяемых при растяжении, что обусловлено изменением схемы напряженного состояния. Возрастающие силы трения на торцовых поверхностях образца препятствуют его поперечной деформации, в результате чего образец принимает постепенно бочкообразную форму, схема его напряженного состояния становится неоднородной. К сожалению, неоднородность напряженного состояния образца на практике часто не учитывается, и прочностные характеристики рассчитываются по тем же формулам, что и при растяжении (01 = PJF0).

где kH — коэффициент, учитывающий неоднородность напряженного состояния в окрестности точки с координатой г = гкр, для однородного напряженного состояния kH— 1;' Bj(rKp)[cri(rKp)]j— функция напряженного состояния и максимального главного нормального напряжения в области с координатой г~ гкр.

му, предельной для квазистатических испытании исходя из условия поддержания заданного допуска на неоднородность напряженного и деформированного состояния по длине рабочей части образца, требует экспериментальной проверки.

Возврат, связанный со снятием статических искажений кристаллической решетки и микронапряжений, снижает неоднородность напряженного состояния поверхностного слоя, а это неизбежно влияет не только на значение и характер распределения макронапряжений, но и на их знак.

нагружение в двух взаимно перпендикулярных направлениях при произвольном соотношении главных напряжений; сложность при создании отрицательных напряжений, поскольку при этом может теряться устойчивость образца; неоднородность напряженного состояния в рабочей зоне вблизи начала ветвей креста. Так, например, в образцах, показанных на рис. 5, на удалении 40 мм от центра эта неоднородность становится весьма заметной и превышает величину погрешности измерений. Для уменьшения такой неоднородности и сглаживания влияния на напряженное состояние рабочей зоны неточностей изготовления образцов делаются прорези (см. рис. 5). С помощью таких моделей, изготовленных из различных материалов, были исследованы зависимости между интенсивностями напряжений и деформаций при различных степенях деформирования материала, а также закономерности деформирования материала в зонах концентрации напряжений.

зоне краевого эффекта еще больше затрудняется. При резко выраженной неоднородности напряженного состояния образование и развитие трещины в местах действия наибольших напряжений может предупредить только высокая способность к местной пластич. деформации в затрудненных условиях. В связи с этим такие свойства материала, как прочность надрезанного образца при совместном действии растяжения и изгиба (см. Чувствительность к надрезу) или сужение в основании острого надреза при испытании на растяжение, хотя и не могут быть использованы непосредственно при расчетах конструкции, тем не менее являются весьма важными показателями для предварительной оценки П. к. 3) Наличием часто довольно высоких «технологических» внутренних растягивающих напряжений, остающихся в конструкции после сварки, механич. и термич. обработки, после операций правки, гибки и др. Отрицательное действие этих напряжений усиливается иногда монтажными напряжениями, напр, в местах запрессовки деталей, в разъемных соединениях, стягиваемых болтами, и др. Остаточные напряжения являются источником упругой энергии даже при отсутствии внешних нагрузок в конструкции и тем самым способствуют развитию хрупкого разрушения. Кроме того, во мн. конструкциях они усиливают объемность и неоднородность напряженного состояния; благодаря этому пластич. деформация в местах наибольшей концентрации напряжений, приводящая к их перераспределению и выравниванию, затрудняется, что также благоприятствует хрупкому разрушению. 4) Специфическим состоянием поверхности деталей, связанным: а) с наличием существенно большего числа поверхностных дефектов (являющихся потенциальными очагами хрупкого разрушения), как в силу больших размеров поверхности деталей по сравнению с лабораторными образцами, так и благодаря тому, что в условиях производства часто довольно трудно предохранить деталь от многочисленных мелких повреждений поверхности. Поверхностные дефекты более опасны (по Гриффитсу в два раза), чем внутренние, и с этой точки зрения

форм конструкции и связанные с нею, в частности, неоднородность напряженного состояния и концентрация напряжений, возникновение в конструкции технологических напряжений, подверженность конструкции в процессе эксплуатации повреждениям, агрессивное влияние окружающей среды, изменение свойств материала во времени и т. п.

— физическая 131, 150, 495 Неоднородность напряженного состояния

Для получения максимальных остаточных напряжений на поверхности обрабатываемой детали необходимо увеличить неоднородность напряженного состояния в зоне контакта и приблизить зону действия наибольших напряжений к поверхности тела. Последнее достигается уменьшением размера площадки контакта инструмента (индентора, дроби и т. п.) и детали за счет увеличения кривизны обрабатывающей поверхности инструмента, применения инструментов из высокопрочных и особенно выгокомодульных материалов (алмаза, сплавов бериллия и т. п.).