Номинальным напряжениям
Критическое раскрытие трещины как интегральная характеристика местных деформаций в зоне трещин применяется также для определения предельных нагрузок как в упругой по (1.140), так и в упругопластической области по (1.141). Величины номинальных разрушающих напряжений в этом случае получают из условия, что раскрытие величины 6 достигает критического значения бс. С помощью критерия разрушения можно описать зависимость увеличения размера трещины от начального размера /0 до критического 1С:
Зависимость номинальных разрушающих напряжений от размера дефекта /0 (при анс < 1) может быть получена также на основе
Тогда в соответствии с (1.234) и (1.235) предельные значения номинальных разрушающих напряжений стнс = а^. (при 10 > 0).
Отношение m, / m для различных значений анс и т, полученных по уравнению (1.244), показано на рис. 1.43. Из графика следует, что с уменьшением показателя упрочнения материала т зависимость номинальных разрушающих напряжений от размера трещины 10 также уменьшается (0,5 > mlo > 0).
Рассмотренные выше закономерности являются основными для оценки номинальных разрушающих напряжений и деформаций при
Обобщение соответствующих экспериментальных данных о зависимости номинальных разрушающих напряжений от температуры в квазихрупких состояниях показывает, что в этом случае может быть использована экспоненциальная функция для относительных значений температур и напряжений:
Для большого числа строительных конструкций (промышленных зданий, резервуаров, транспортных эстакад) эксплуатационные нагрузки характеризуются сравнительно низкой нестационар-ностью, и вероятность их разрушения связана в основном с понижением средних значений номинальных разрушающих напряжений
С учетом того, что местные напряжения и деформации в зонах концентрации больше номинальных, запасы истт1 и п получаются меньше, чем ncl, nel и пР1. Для определения номинальных разрушающих напряжений anc! в квазйхрупких состояниях учитывается влияние температур, напрягаемых объемов, размеров дефектов, вида нагружения по данным п. 1.3.
По значениям деформаций ёатахк и коэффициентам асимметрии rek и r^fc с использованием формул (4.14) и (4.15) можно получить зависимость номинальных разрушающих напряжений от числа циклов до разрушения. При расчете по уравнениям (4.51)-(4.55) не учитывают кинетику деформаций после первого полуцикла. Повышение предельных местных пластических деформаций в зоне концентрации напряжений при достижении максимальных нагрузок можно оценить по значениям коэффициентов концентрации деформаций Ке. При аст < 5 трещины образуются в зонах концентрации при статических номинальных напряжениях, превышающих предел текучести (а„ > 1). В первом приближении Ке можно определить по формулам (4.34) и (4.35) при о„ = 1; для степенной аппроксимации
На рис. 4.19 представлены результаты экспериментов (а) и расчета (б) по рассмотренным выше способам для стали 15Х2МФА при теоретическом коэффициенте концентрации напряжений а а = 3. Зависимость номинальных разрушающих напряжений ст„ от числа циклов N0, определенная по формуле (4.53), показана кривой 1. Кривая 2 отражает изменение долговечности, рассчитанной по напряжениям и деформациям нулевого и первого полуциклов без учета кинетики деформаций в последующих полуциклах. При этом в расчет вводили коэффициенты асимметрии деформаций и напряжений по соотношениям (4.54) и (4.55) соответственно. Амплитуды деформаций по выражению (4.56) использовали при расчете долговечности по формуле (4.59) для критерия сопротивления жесткому нагру-
ным упругопластическим деформациям будут выше, чем по местным и номинальным напряжениям, а также по предельным нагрузкам. Переход к расчетам по деформационным критериям прочности важен и тем, что в практике создания высоконагруженных машин и конструкций все шире применяют экспериментальные методы определения местных напряженно-деформированных состояний средствами тензометрии, голографии, интерферометрии. При этом непосредственно измеряют перемещения и деформации, пересчет которых в напряжения при упругопластическом деформировании может оказаться достаточно сложным.
В дальнейшем нелинейная механика разрушения развивалась на основании аналитического решения задач об упругопластических деформациях в зоне трещин при антиплоском сдвиге (Г.П. Черепанов, Ф. Макклинток, Д. Раис и др.). Результаты этого решения позволили сделать вывод о том, что по мере развития пластических деформаций изменяются их градиенты в вершине трещин и форма пластических зон; при этом упрутопластические деформации и размеры пластических зон растут непропорционально номинальным напряжениям.
между действующей нагрузкой Р и максимальной местной деформацией ётах в зоне концентрации (кривые 2 на рис. 1.44). Деформации ётахк вычисляют по уравнению (1.45). При этом номинальную деформацию в зависимости от номинальных напряжений он с учетом характеристик упрочнения материала т^или Ет определяют из уравнений (1.52)-(1.54). Связь между ан и Р устанавливается из условий равновесия и диаграмм деформирования для различных видов на-гружения. При заданном теоретическом коэффициенте концентрации напряжений аа и рассчитанном по формулам (1.57), (1.58) или (1.61), (1.62) номинальном напряжении стн "определяют коэффициенты концентрации деформаций Ке и по найденным ён и Ке и уравнению (1.45) — максимальную местную деформацию етахк для заданной нагрузки Р. При этом для малопластичных материалов (рис. 1.44, а) при наличии концентрации напряжений предельные нагрузки получаются меньше, чем при отсутствии концентрации Рок < Р0. Возникновение объемного напряженного состояния в зонах концентрации напряжений в соответствии с уравнениями (1.198) и (1.199) вызывает дополнительное уменьшение предельной_дефор-мации и связанное с этим понижение предельной нагрузки Рок. Несмотря на некоторое увеличение предельных деформаций на стадии потери устойчивости (ёков > ево), для элементов конструкций из пластичных металлов (рис. 1.44, б) предельные нагрузки Рок при наличии концентрации напряжений обычно не превышают нагрузок Рк при отсутствии концентрации. Более высокая несущая способность элементов конструкции с концентрацией напряжений, оцениваемая по номинальным напряжениям в минимальном сечении (нетто-сечение), может быть получена в тех случаях, когда в нетто-сечении возникают вторые и третьи компоненты главных растягивающих напряжений, повышающих сопротивление пластическим деформациям. При наличии концентрации в элементах конструкций повышенных толщин увеличение предельных номинальных напряжений анс оценивается по уравнениям (1.200), (1.202) и (1.203).
При однородном напряженном состоянии (например, гладких частей обечаек сосудов и трубопроводов, гладких растягиваемых стержней и пластин и т.д.) запасы по нагрузкам совпадают с запасами по номинальным напряжениям:
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.
Полученная экспериментальная информация для реакторов ВВЭР при всех основных режимах и срабатываниях систем защиты использовалась при оценке прочности (по номинальным напряжениям и категориям напряжений), а также при оценке циклической
Основу такого определения составляют экспериментальные исследования в адекватных условиях характеристик сопротивления деформированию и разрушению применяемых материалов, численные и экспериментальные методы изучения напряженных и деформированных состояний деталей роторов и их сварных соединений. Для оценки прочности и ресурса роторов необходим также учет возможных исходных дефектов в зонах сварки. Применяемые в роторостроении расчеты на прочность по номинальным напряжениям позволяют выбрать основные размеры проектируемой конструкции, исключающие ее разрушение при однократном воздействии наибольшими рабочими нагрузками или образование деформаций, нарушающих нормальную работу сопрягаемых дета-
лей. При этом коэффициенты запаса прочности по номинальным напряжениям и по пределу текучести принимаются в зависимости от материала и конструкции. При нормальных режимах работы номинальные напряжения в указанных элементах роторов относительно невелики в сравнении с пределом упругости применяемых материалов. Однако режимы работы роторов не являются статическими и стационарными; в местах повышенной концентрации напряжений могут возникнуть повторные упругопластические деформации, приводящие к образованию и развитию малоциклового разрушения.
При однородном напряженном состоянии запасы по нагрузкам совпадают с запасами по номинальным напряжениям:
дельных состояний можно перейти к поверхности допустимых (безопасных) состояний и соответствующим допускаемым нагрузкам, числам циклов, временам, температурам, номинальным напряжениям, коэффициентам интенсивности, местным напряжениям и деформациям:
На стадии эксплуатации машин и конструкций с учетом изменения состояния несущих элементов (механические свойства и дефектность) и накопления эксплуатационных повреждений проводят испытания образцов-свидетелей, отдельных узлов или целых изделий, определяют остаточную прочность, ресурс, износостойкость и трешиностойкость. Продлить ресурс безопасной эксплуатации можно с использованием всех запасов — по номинальным напряжениям, местным напряжениям и деформациям, трещиностойкости, времени и числу циклов.
 Читайте далее:
 Нормативными требованиями
Нормативной документацией
Нормативно правового
Нормативно технические
Нормативно технической документацией
Нормативов численности
Нормирование содержания
Нормированного испытательного напряжения
Нормируется наименьшая
Нахождения предприятия
Необходимо отключить
Наибольшей опасности
Наибольшее допустимое расстояние
Наибольшее применение
Наибольшего резервуара
|
