Механизм возникновения остаточных напряжений

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ [c.67]

Теоретическое обоснование механизма возникновения остаточных напряжений в металлах рассматривалось в большом числе работ. Основная идея, на которой основывается современное рассмотрение проблемы, состоит в том, что остаточные напряжения и деформации при полном устранении внешней нагрузки находят как разность решений упругопластической и упругой задач при той же нагрузке [135, 136]. Аналогичный механизм — возникновение зон пластичности, приводящих к формированию необратимых деформаций, обусловливает остаточные напряжения и при кристаллизации металла, которая имеет место при охлаждении расплава или при сварке. [c.81]

Все изложенное является недостаточным для уяснения самого механизма возникновения остаточных напряжений. Поэтому попытаемся проделать такой анализ для конкретной детали. Наиболее просто термические остаточные напряжения можно проследить на замкнутом контуре из стержня какого-либо вещества, работающего в некотором интервале температур. [c.208]

Уточняющие расчеты и исследования напряженно-деформированного состояния и характеристик материалов конструкции проводят с целью получения дополнительной (в том числе отсутствующей в технической документации) информации об уровне фактических номинальных и местных напряжений и деформаций, которая необходима для установления механизмов возникновения повреждений и (или) непосредственно для расчета остаточного ресурса. [c.167]

Разрушение участка трубопровода (0168x12 мм) газа раз-газирования на Карачаганакском нефтегазоконденсатиом месторождении произошло в зоне приварки штуцера (060x14 мм). В момент, предшествовавший разрушению, трубопровод находился под давлением 3,5 МПа в отсутствие движения среды. Температура стенки трубы составляла минус 25-минус 27°С. Зарождение и докритический рост трещин происходили из-за наличия непровара на границе сплавления кольцевого шва штуцера и основного металла трубы. После достижения трещиной критической длины (40-42 мм) началось лавинообразное разрушение в обе стороны от штуцера, о чем свидетельствует наличие шевронного излома. Остановка трещин произошла на основном металле трубы в результате их многократного разветвления. Трещины в шве образовались из-за нарушения технологии подготовки изделий под сварку и возникновения остаточных сварочных напряжений. В соответствии с требованиями нормативной документации штуцер должен изготавливаться без отверстия и привариваться к трубе угловым швом с разделкой кромки. Сверление штуцера и трубы должно выполняться после его приварки с одновременным сверлением отверстия в трубе и удалением возможных непроваров в корне шва. Сварное соединение данного штуцера было выполнено с нарушением технологии изготовления и имело непровары и трещины глубиной до 3 мм. Наличие этих характерных дефектов сварных швов свидетельствовало о том, что контроль качества металла неразрушающими методами не проводился. Предусмотренная технологией местная термическая обработка сварного соединения патрубок-труба , проводимая путем нагрева металла пламенем газовой горелки, не привела к существенному снижению напряжений в сварном шве. Разрущение трубопровода газа разгазирования произошло по механизму сероводородного растрескивания в результате развития недопустимых дефектов (трещины, непровары, высокие остаточные напряжения) в сварном соединении штуцер-труба . [c.31]

Под действием сил от поршней, кривошипно-шатунного механизма в силовых элементах блока (бугелях, подвесках, вертикальных стойках и листах) создаются высокие механические напряжения нарушение режимов сварки элементов блока и термообработки его при изготовлении приводит к возникновению внутренних (остаточных) напряжений. Эти напряжения являются причиной деформации элементов блока, приводящей к ступенчатости постелей коленчатого вала, и причиной образования трещин в сварных швах бугелей и вертикальных и горизонтальных листах. [c.65]

Изучение диффузионных свойств полимерных материалов, применяемых для изготовления деталей, работающих под нагрузкой, представляет насущный интерес. Поглощение или потеря полимерным материалом воды и других жидкостей, влаги воздуха, паров жидкостей и газов происходит по диффузионному механизму. Диффузией же объясняется изменение линейных размеров изделий из полимерных материалов, возникновение в них остаточных диффузионных напряжений, изменение прочностных характеристик. [c.79]

Для рассмотрения механизма образования статических напряжений рассмотрим простейшую трехкомпонентную модель, обладающую способностью к пластической и высокоэластической деформациям (рис, XI. 19). Если быстро растянуть или сжать такую модель, то в изотермических условиях возникшие в высокоэластическом элементе напряжения отрелаксируют до нуля. При охлаждении сдеформированной модели, картина резко изменится. Вследствие увеличения вязкости релаксация напряжений в высокоэластическом элементе будет происходить с очень малой скоростью, а если охладить модель нил<е температуры стеклования, то высокоэластические напряжения окажутся практически замороженными . Поскольку под действием напряжения в полимере происходит частичная ориентация полимерных цепей, замораживание напряжений соответствует замораживанию частично ориентированных полимерных цепей, Такпм образом, основная причина возникновения остаточных напряжений — это возникающая в [c.447]

Механизм появления остаточных напряжений в изделиях из гомогенных полимерных материалов. Остаточными напряжениями называются самоуравновешепные в объеме тела напряжения, существующие в изделиях при отсутствии внешних воздействий. Возникновение остаточных напряжений в ненагружен-ных изделиях характерно для процессов изготовления изделий из полимеров методом химического формования, поскольку процесс полимеризации (отверждения) происходит с разной степенью завершенности и сопровождается объемной усадкой, изменением механических свойств и т. д. В ряде случаев напряжения в изделии столь велики, что существенно влияют на поведение конструкции под нагрузкой и даже приводят к ее преждевременному разрушению, например при механической обработке заготовок или полуфабрикатов. Такая ситуация является довольно типичной в технологии переработки полимеров, так как изделия из полимерных материалов изготавливают при температуре более высокой, чем температуры эксплуатации, и при охлаждении неоднородность температурного поля обусловливает возникновение неоднородных полей напряжений и деформаций, которые замораживаются при переходе через температуры стеклования или кристаллизации из-за резко возрастающих времен релаксации и перехода материала в состояние, которое, с точки зрения механики, может быть названо упругим (особенно при малых деформациях). [c.80]

В композициях из разнородных материалов, отличающихся друг от друга термоупругими свойствами, и прочно соединенных друг с другом адгезионными силами, остаточные напряжения в пленке полимера возникают даже в том случае, если нагревание и охлаждение материала не сопровождалось возникновением температурного градиента по толщине материала. В качестве примера на рис. П.1 рассматривается кинетика нарастания напряжений в композиции, состоящей из пленки отверждающегося связующего, нанесенной на поверхность стекла [1]. Силы сцепления смолы со стеклом препятствуют усадке смоляной пленки во время отверждения и последующего охлаждения, что приводит к нарастанию напряжений в ней. В зависимости от структуры смолы, механизма процесса отверждения и адгезионного взаимодействия связующего с наполнителем остаточные напряжения, являющиеся суммой усадочных и термических напряжений, изменяются в широких пределах. При отверждении эпоксидных смол происходит ничтожно малое изменение объема, поэтому усадочные напряжения в эпоксидной пленке, отверждающейся на поверхности стекла, составляют всего лишь 8—15 кгс/см (рис. П.1). Усадочные же напряжения в пленке из кремнийорганической смолы К-9, отвержденной на стекле, достигают 100 кгс/см . При охлаждении пленок после 01К0нчания отверждения в них возникают термические напряжения тем большие, чем выше температура отверждения. Они намного превышают усадочные и могут достигать 300— 450 кгс/см . Структурное пластифицирование связующего или снижение поверхностной энергии наполнителя приводит к существенному уменьшению остаточных напряжений. [c.48]

Следует заметить, что механизм разрушения одного и того же полимера может быть различным в зависимости от того, в какой области температур испытывается образец. Например, ниже температуры хрупкости большинство полимеров могут испытывать разрушение, протекающее как по атермическому (гриффитовскому), так я по термофлуктуационному механизму разрушения. Вблизи ОК, где тепловое движение, по-видимому, не играет большой роли и не влияет на кинетику роста микротрещии, разрушение полимеров иредставляет собой атермический процесс. При более высоких температурах (но не выше Гхр), когда тепловые флуктуации определяющим образом влияют на долговечность, разрушение полимеров представляет собой термофлуктуа-ционный цроцесс. В случае твердых полимеров ири температурах Тхр<Т<Т0 возможен как термофлуктуаци-онный, так и релаксационный механизм разрушения. Последний связан с образованием трещин серебра и возникновением вынужденно-эластических деформаций. Явление вынужденной эластичности, природа которого была выяснена Александровым [21], заключается в том, что под действием больших напряжений аморфный полимер, находящийся в стеклообразном состоянии, способен испытывать большие деформации. Остаточная деформация, возникшая в полимере, сохраняется, если он находится в стеклообразном состоянии, но исчезает, если его нагреть выше ТВ работах Александрова [21] и Лазуркина [22] было показано, что вынужденная эластичность имеет релаксационный характер. Долговечность полимера, находящегося в области температур, в которой возможна вынужденно-эластическая деформация, будет определяться в основном временем, н течение которого трещины серебра распространятся на значительную часть образца. [c.301]

При более высоких температурах наблюдается растрескивание в горячих солях у всех титановых сплавов, находящихся под напряжением,. Это происходит при температурах выше 250°С и требует наличия хлорида, кислорода и влаги. Происходит как межкристаллитное, так и транскристаллитное растрескивание. Предложено несколько его механизмов, основанных на локализованном образовании I2 или НС1. Происходит значительное пoгJlpщeниe водорода, что может служить важным фактором для возникновения растрескивания. Так, в сплавах с остаточным содержанием водо- рода 7 10 % его концентрация на поверхностях разрушения оказалась более 1%. Эти количества были найдены после проведения испытаний в атмосферах с влажностью 0,25 10" % и не изменились после повышения уровня влажности в 10 раз, что подтверждает контролирующее скорость процесса действие поверхности. [c.191]

Влияние коррозионной среды на усталостную прочность металлов проявляется лишь в том случае, когда коррозия развивается на поверхностях раскрывающихся усталостных микротрещин. Остаточные сжимающие напряжения играют благоприятную роль в повышении предела усталости материала, поскольку они затрудняют сдвиг зерен металла в поверхностных слоях и вместе с тем препятствуют возникновению пластифицирующих эффектов за счет адсорбции и коррозии. В поверхностном слое при циклическом нагружении появляются сжимающие и растягивающие напряжения, так как металл не находится в состоянии всестороннего сжатия. Остаточные растягивающие напряжения, в противоположность сжимающим, усиливают адсорбциопно- и коррозионноусталостные процессы. При адсорбции поверхностно-агрессивных веществ на стенках трещин поверхностная энергия металла снижается и тем самым облегчается дальнейшее развитие пластических сдвигов и разрыхление металла. Кроме того, адсорбционные слои препятствуют смыканию трещин. В этом заключается механизм адсорбционного снижения циклической прочности металла. Коррозионным процессам, протекающим на поверхности металла, всегда предшествуют процессы адсорбции. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология