Номинальные разрушающие
На рис.8.8 даны графики для коэффициентов концентрации напряжений Kt в цилиндрической оболочке с торосферически-ми днищами под внутренним давлением Р, по результатам фотоупругих исследований. Максимальные напряжения приняты в продольном (меридиональном) направлении. Номинальные напряжения равны Pdi/(4t), что соответствует напряжению в стенке цилиндра вдали от торцов. Коэффициенты Kt приведены для t/di = 0,05, но с увеличением толщины стенки коэффициенты возрастают несущественно.
В системах электроснабжения промышленных предприятий, гор'одов и сельского хозяйства по технико-экономическим соображениям применяются номинальные напряжения 0,22; 0,38; 0,66; 6; 10; 20; 35; 110 и 220 кВ,
Трехфазные сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью (обычно .на номинальные напряжения 220—660 В) получают питание от понижающих трансформаторов (или генераторов). При питании сети от трансформатора нейтраль (или фаза) его вторичной обмотки, изолированная от земли, присоединяется к заземляющему устройству через разрядник, называемый пробивным предохранителем (рис. 10.2). Разрядник служит защитой от появления во вторичной сети опасных перенапряжений в случае замыкания между первичной и вторичной обмотками.
С учетом требований электробезопасности рекомендуются следующие номинальные напряжения для электроприемннков:
В соответствии с требованиями ПУЭ и ПТЭ проводятся профилактические испытания изоляции электрооборудования повышенным напряжением. Испытательные напряжения значительно превышают номинальные напряжения. Так, для трансформаторов они примерно трехкратные, для батарей статических конденсаторов — двухкратные, для кабельных линий с бумажной изоляцией — пятикратные. Поэтому такие испытания особо опасны и должны проводиться с соблюдением ряда специальных мер безопасности.
где стт„, и ст - максимальные и номинальные напряжения ( обычно а„ = а)ф). Коэффициент аа устанавливают методами теории упругости или по справочным материалам, в частности, в [1,2] и др.
В аналогичных состояниях находится (рис. 1.2) и гладкая бездефектная пластина при отсутствии концентрации напряжений, когда в любом из сечений местные и номинальные напряжения одинаковы (стн = сгтах), а разрушение может начаться в любой точке пластины, как только напряжение в ней станет критическим (анс =сттахс). После этого несущая способность пластины мгновенно становится нулевой.
Аналогичными соотношениями связаны между собой номинальные напряжения ан и деформации ён :
существенному росту максимальных местных деформаций за счет увеличения номинальных деформаций. Для тех же условий нагруже-ния приведены значения коэффициентов концентрации напряжений Ка. При увеличении номинальных напряжений ан до единицы коэффициенты концентрации напряжений уменьшаются тем больше, чем ниже показатель упрочнения т. Когда номинальные напряжения превышают предел текучести, коэффициенты концентрации напряжений незначительно увеличиваются.
Существенную информацию о характере перераспределения напряжений и деформаций в зонах трещин при плоском состоянии и плоской деформации получают, выполняя численные решения уп-ругопластических задач с использованием методов конечных элементов и упругих решений. По результатам этих решений при переходе от объемного напряженного состояния (для толстых пластин) к плоскому (для тонких пластин) форма границы пластической зоны приближается к предсказываемой на основе модели Леонова — Па-насюка — Дагдейла. Для приближенной оценки максимальных местных напряжений и деформаций в вершине острых надрезов типа трещин использованы решения Нейбера для упругих и упругопла-стических задач. В соответствии с полученными данными деформированное состояние в вершине трещин характеризуется высокими уровнями максимальных деформаций на расстояниях, составляющих сотые доли длины трещины, и предельно большими градиентами. С переходом от упругих деформаций к упругопластическим максимальные местные деформации и градиенты деформаций в вершине трещины увеличиваются более интенсивно, чем номинальные напряжения, поэтому к методам экспериментального исследования деформаций в окрестности трещин предъявляются повышенные требования: высокая разрешающая способность, возможность измерения сравнительно небольших (доли и единицы процентов) и весьма больших (десятки процентов) деформаций на малых базах, составляющих десятые и сотые доли миллиметра. К числу основных методов измерения местных деформаций относят: метод малобазных
Интенсивность напряжений а, существенно превышает номинальные напряжения на расстояниях г < 0,25/. При 9 < — распределе-
Уравнения (1.205)-(1.207) позволяют установить номинальные разрушающие напряжения, но при этом процесс роста трещины по мере увеличения номинальных напряжений не рассматривается. Развитие трещины в упругом материале (т = 1) при статическом на-гружении можно проанализировать, используя силовой критерий разрушения [1]: трещина с начальной длиной /0 при номинальных напряжениях стн увеличивается на величину гу от вершины трещины в зоне, в которой местные напряжения превышают разрушающие ст^. Размер зоны разрушения в направлении трещины при 9 = 0 определяется в первом приближении по уравнению (1.103) из условия а, = <7у:
Если предположить, что в гладком стандартном образце с размером начальной трещины /0 = /Ов номинальные разрушающие напряжения равны пределу прочности ав, то из (1.245) при f(KI) = 1 следует
При сопоставимых значениях деформаций ef и ев (что имеет место в условиях плоской деформации в вершине трещин) размеры начальных дефектов /Ов < 0,6 мм мало сказываются на характеристиках прочности и пластичности при вязких разрушениях. В расчетах эти размеры дефектов можно принять в качестве исходных и, начиная с этих размеров, следует учитывать их влияние на прочность. Уравнения (1.18), (1.231) и (1.238) позволяют определить номинальные разрушающие деформации ёнс. При хрупких разрушениях (анс < 1), когда относительные напряжения и деформации равны,
Местные пластические деформации в зонах трещин при возникновении и развитии разрушения зависят от размеров сечения так же, как и номинальные разрушающие деформации для гладких образцов, определяемые по (1,39). Деформации ejmax при возникновении разрушения в 1,3-1,5 раза превышают деформации е{ на стадии развития трещины [1]. Зависимость местных деформаций в зоне разрушения от абсолютных размеров сечений может быть аппроксимирована степенным уравнением типа (1.39)
Критическую температуру U (Т* ) определяют по результатам испытаний (штриховые линии) гладких образцов при SK = ав = стт по уравнению (1.153) и в соответствии со схемой Иоффе. При t < tf в условиях однородности напряженных состояний возникают хрупкие разрушения. Для образцов с исходными трещинами изменение разрушающих нагрузок Рс при изменении температур t носит более сложный характер. При вязких разрушениях, определяемых волокнистой поверхностью излома (FB = 1 = 100 %), понижение t сопровождается некоторым увеличением Рс. Для вязких разрушений характерны сравнительно невысокие скорости роста трещин (0-400 м/с), которые зависят от жесткости нагружающей системы. При этом мак-ропластические деформации возникают по всему сечению, и с учетом уравнения (1.254) значения ц/к > 0,2 •*• 0,3. Номинальные разрушающие напряжения в нетто-сечении превышают предел текучести (анс > 1). При дальнейшем снижении t доля вязкой составляющей в изломе уменьшается (FB < 1), доля кристаллической (хрупкой) составляющей растет, трещина развивается с более высокими скоро-
Условие перехода от вязких разрушений к квазихрупким можно записать в виде (FB = 0,5 = 50 %), а температуру, при которой выполняется это условие, — принять за первую критическую tcl. При f < tci разрушающие нагрузки Рс начинают снижаться. Когда номинальные разрушающие напряжения снизятся до предела текучести (анс = 1), поверхность разрушения становится полностью кристаллической (Fv = 0), трещины распространяются с высокими скоростями (1500-2500 м/с); в вершине трещин возникают только мест-
где анс1 — номинальные разрушающие напряжения при квазихрупком разрушении; сг„ — номинальные напряжения в элементе конструкции при нагрузке Рэ.
где emax K — максимальная местная деформация, определяемая по (1.45), (1.57) и (1.58). Так как местные напряжения и деформации в зонах концентрации превышают номинальные напряжения и деформации, то запасы naml и neml будут меньше запасов ио1, ие] и npl. Номинальные разрушающие напряжения aHCJ для квазихрупких состояний определяются по (1.230)-(1.234), (1.236)-(1.252) с учетом температур, напрягаемых объемов, размеров дефектов и вида на-гружения.
ном накоплении повреждений от предварительного циклического нагружения, старения и радиации, при возникновении динамических нагрузок, при весьма больших толщинах стенок и т.д., также необходимо определить запасы пр2 , по2 , пе2 , пат2 , пет2 по формулам типа (1.264)-(1.266), (1.268) и (1.269) с введением в их числители критических нагрузок, напряжений и деформаций в хрупком состоянии (Рс2 , анс2 , ёнс2 ). Так как в хрупком состоянии деталей номинальные разрушающие напряжения не превышают предела текучести, то запасы по номинальным напряжениям и деформациям одинаковы, т.е. ио2 = пе2 — ПР2 • Запасы по местным напряжениям и деформациям, подсчитываемые в этом случае по формулам, аналогичным (1.268) и (1.269), оказываются меньшими, чем в квазихрупких состояниях. Разрушающие нагрузки и напряжения (или деформации) устанавливают по закономерностям линейной механики разрушения с использованием рассмотренных выше критериев.
Получаемые по уравнению (1.272) значения К1с ограничиваются нижним значением К*1с, определяемым экспериментально на образцах с трещинами при температуре t = tt, соответствующей уравнению (1.153). С переходом в область квазихрупких состояний (fcl > t > tc2) номинальные разрушающие напряжения снс > 1 определяют по уравнению (1.247). При этом влияние температур учитывают с помощью характеристик е^,т и рКе. При квазихрупких разрушениях в связи с относительно небольшим изменением указанных параметров номинальные разрушающие напряжения зависят от температуры испытаний в меньшей степени, чем при хрупких разрушениях.
В связи с тем что в соответствии с действующими стандартами и строительными нормами низкоуглеродистые стали СтЗпс, СтЗсп и СтЗкп имеют сравнительно широкий диапазон толщин (от 4 до 20 мм) с одинаковыми требуемыми механическими свойствами, важное значение имеет то обстоятельство, что в диапазоне температур 293-253 К номинальные разрушающие напряжения при вероятностях разрушения от 1 до 99 % мало зависят от температуры. При более низких температурах средние значения разрушающих напряжений, как и коэффициенты вариации, увеличиваются. Относительное сужение площади поперечного сечения с понижением температуры уменьшается, а коэффициент вариации относительного сужения увеличивается (от 0,3 до 0,75).
 Читайте далее:
 Нормативных требований
Нормативными материалами
Нормативным документом
Нормативно методических
Необходимо осуществить
Нормативно техническими документами
Нормативно технического
Нормирование искусственного
Нахождения организации
Нормируемой освещенности
Нравственные страдания
Наибольшая опасность
Наибольшей допустимой
Наибольшее допускаемое
Наибольшее напряжение
|
