Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

5.59 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2118 19 20 21 > Следующая >>>

с размерами сечения от 40 до 2,4-105 мм2. Коэффи циенты интенсивности при температуре испытания, равной_второй критической (7 = Тк р .,), обозначены через Кхс, т. е. постоянная А к в формуле (3.4) равна Kjc. Тогда для температуры испытаний Г

К 1с =				ехр [ -		рЛ (Ткр,	-	Т)].	(3.5)
А			Ч о	о
				о
0,05		о		о 4
0,05
urn	\0				2
urn					о
					о
0,03						о		•
0,03				•«с -
				•«с -		•
од				•	•	•		•
од

4 20			30	40	50	60	бтохГ/ммг
Рис.			50. Связь между РЛ .				и	о>0 :
/ — по			моменту		возникновения			трещины
(сосуды			давления		и пластины); 2— по мо

менту остановки трещин (пластины)

По данным рис. 51 зависимость К\г от темпера туры испытаний также может быть представлена в виде экспоненциальной

Кхс == Kl exр [р\, (ТКР2	~Т,)\	,	(3.6)
где Kic— минимальное критическое		значение ко
эффициента интенсивности		напряжений
при температуре	испытаний Tt		(см.
рис. 47).

Коэффициент РЛ- зависит от сопротивления ста ли хрупкому разрушению при температуре, равной

170

второй критической, и определяется эксперимен тально. Для стали типа 22К при указанных усло виях испытания Р к = 0,0042. Уравнения (3.5) и (3.6), отражающие температурную зависимость коэффициентов интенсивности напряжений в связи

									7M-KS\,/•••
320										/ /\	'кРг'
280								4- /		/ /\	'кРг'
						Кic		4- /		I
2<i0						Кic	/			I
2<i0										I
										1
										i
200				ь.то^х			. ylfi-tO			1
200				ь.то^х			. ylfi-tO		5	/
									5	1
160						1 1 Кic				Г
160										"/1
НО			/\		i	//				1
НО			/\		i	//				1
			А	1	1	/				1
/20			t	лА- £						1
			k						—4
100										1
100		50	Ю0		150		200	250		300	Т°К
Рис.	51. Зависимость					коэффициентов				интенсив
ности напряжении от темпратуры испытаний
с эффектом			абсолютных				размеров			(см. рис. 51),
являются		основными			при		расчетах			прочности в
хрупких	состояниях.
Таким		образом,		по данным				испытаний гладких
стандартных			образцов			и с дефектами при различ

ных температурах можно определять сопротивле ние разрушению в закритических состояниях (Т<

<ткр„).

Сопротивление разрушению (в напряжениях о\- по нетто-сечешно) в квазнхрупких состояниях

7* 171

(Ткр, <	Т <	T K P l )	в зависимости от			температуры
испытаний		может	быть	установлено		(рис. 52) на
основе	зависимости				Т-Т.
				о	Т-Т.	(3.7)
		ак = ат	ехр	Ра	крг
		ак = ат	ехр	Ра	Т
				Т	Т
				KPi	кр2	J

Рис. 52. Зависимость разрушающих напряжений в квази хрупком состоянии от температуры испытании (сталь типа 22К)

где ат — предел текучести при температуре Т; Ра—постоянная, зависящая от свойств стали,

напрягаемых объемов и условий испы тания.

Постоянную бет определяют по результатам ис пытаний при температуре, равной первой критиче-_

ской (T=TKPl,	ак = ак\	и ат =ат1У-
		*
	Ра =	In • о...	(3.8)

172

Разрушающие напряжения ак1 (по брутто-се- чению) при температуре испытании, равной первой критической, зависят от напрягаемых объемов и размеров дефектов (трещин). На рис. 53 показано

				J			.	1
0,7				J			.	•0,12		1	_,
						— ^	•—J			1	_,
						— ^					Ж
0,6											е .
0,5								л	0,18		г—1
0,5
0,4	6	8	10	20	30	40		60	80 100		200НММ
в,	6	8	10	20	30	40		60	80 100		200НММ
в,		&-\|О-					I d ,
Ж.		&-\|О-					I d ,
бе "—•-с			а.	J,					а об
				J,
0,8				О - в !
0,7				О - в !		—•)*><~ X				, х	—
0,7									!	Г - а	—
°'6Ю 2			4	В 8 100	2	4			!	Г - а	4 6В мм
°'6Ю 2			4	В 8 100	2	4		6 8 1000		2	4 6В мм
					6)

' 10'2	4 68102 2	4 68103 2 4 6810" 2			4 6810s2	4FMM2
		д)
Рис. 53.	Влияние	абсолютных размеров сечении на сопротив
	ление	квазнстатическому		разрушению:
а — толщина образцов И: /——=0,2			0,4 при .растяжении; 2—2=0.62: I
		В			В
при изгибе; 6 —ширины образцов В\—<0,1-=-0,2\|					при растяжении: в—
			Я	'
площади поперечного		сечения F : I	=0,2ч- 0,4		при растяжении; 2—
			В

— =0,6-7- 1 при изгибе

173

влияние абсолютных	размеров сечений (площади
поперечного сечения	/ \ толщины образцов Н и

ширины В) на отношение разрушающих напряже

ний о к Л к пределу прочности ав1 при T — TKPi. Испытанию при статическом растяжении и изгибе

подвергали образцы из низкоуглеродистых и низ колегированных сталей с пределом прочности при

комнатной			температуре,		равным		40—75		кГ/мм2.
Сопротивление разрушению в квазихрупком со
стоянии		акХ	при данных		размерах		сечения		(Н,	В,
Р) связано с пределом прочности							о в 1	лаборатор
ного образца соотношением
			°К1		{HsiH)4!
										(3.9)
					(BS/B)'"b
			. °К1 .		(FS/F)"'F		.

где	HS,	B S , PS—толщина,			ширина		и площадь по
			перечного сечения образца;
тя,	тв,		tnF— постоянные			материала, завися
			щие от предела прочности						стали
			и	условий		нагружения.
При		увеличении		предела		прочности стали				о-ь0
от 40 до 80			кГ/мм2	значения		тн,	тв	и rnF	повы
шаются на 20—25%.
Для		низкоуглеродистых				и низколегированных
сталей с пределом прочности ав0 =45ч-75									кГ/мм2
при растяжении коэффициенты тн,							тв	и mF	могут

быть приняты равными 0,12; 0,06 и 0,07 соответ

ственно; при	изгибе	тн	и	mF равны 0,18	и 0,09.
Влияние	размеров	дефектов (трещин)			на со
противление	разрушению		в	квазихрупком	состоя

нии, как и в хрупком состоянии, может			быть опи
сано степенной	зависимостью	типа (1.161). На
рис. 54 показана	зависимость	отношения	номиналь-

174

ных разрушающих напряжений при температуре испытаний, равной первой критической, к пределу прочности лабораторного образца при этой же температуре от длины сквозных трещин / для слу-

	-	-ЦТ X		. _	+ .				Н —
					•С 1
d,8				•	К"				и —
0,7					* "С			••	и —	X
0,6					* "С			••		X
0,5										X X
0,5									#	-1
0/1о,/									#	-1
0/1о,/			1,0			10			100	1мм
Щ1						а)
Щ1
0J0,8 -			1			—		1
0,6			1	-Mr	i			Ч	^г— 4-
0,6
0,5
0,5									+
				— ^				А*
OA								А*		—
0,30.7										—. ^_
0,30.7	1,0		г	3	'I 5	6 7 8		9W	20	30 1мм
						б)
Рис.	54.	Зависимость		сопротивления				квазихрупкому разру
			шению от длины				трещин:
я — пластины при			растяжении		и сосуды		под внутренним			давлением
			о — стержни			при	изгибе

чая статического нагружения. Влияние отношения глубины трещин к размерам поперечного сечения испытываемых объектов на сопротивление квази хрупкому разрушению учитывалось введением по правочных функций fiк , приведенных в § 1 гл. 1. По данным испытаний, представленным на рис. 54, номинальные разрушающие напряжения

	*к 1 = ав 1 (^-)'"'/гЛ	(зло)
где	/5 — размер дефекта в лабораторном	образце;
	mi— постоянная, зависящая от механических

свойств и условий нагружения,

175

При определении cf l i по результатам испытаний гладкого образца размер дефекта допускаемый дефектоскопическим контролем, принимается не менее-0,1 (т. е. ls>0,\)-

Значения показателя степени /щ в зависимости от предела прочности (при комнатной температу-

			О4 ч		N
				\	\ • *
						•ч
			п
			^^-^		= 3 * ЗГ^—ш
					= 3 * ЗГ^—ш
	SO		tO	50	60	70	80	90	бцоКГ/ммг
Рис. 55.		Связь между			показателем		степени mt и		пределом
					прочности ст о 0
ре)	стали		для	случая статического				растяжения		(Г)
и изгиба			(2),	по данным		тех	же испытаний, пока
заны на		рис. 55.
н	Увеличение			относительной			толщины		образцов
н							уменьшению акг
—	от 0,05 до			1 приводит к			уменьшению акг			иа
5—7%.		В диапазоне относительных толщин от 0,3
до	1 aKi		практически не			изменяется.

§3. ЗАПАСЫ ПРОЧНОСТИ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Для оценки сопротивления элементов конструк ций и деталей машин хрупкому разрушению ис пользуют [25, 39, 40, 41] критические температуры

176

хрупкости (первая и вторая) и номинальные раз рушающие напряжения ак. Для элементов конст рукцийкритические температуры хрупкости

	TKpt	— TKPi + ATKPl;				J		(3 11)
	Tкр., == 7'up*, ~Ь АТКРг,					\
где Гкр,, ТК1>2 — критические					температуры для
	образца;
A7\-P l , АТК р3 —смещения				критических				темпера
	тур вследствие влияния							техноло
	гических,			конструктивных и экс
	плуатационных факторов.
Анализ методов определения критических тем
ператур	хрупкости	и их смещения				приведен в § 1
гл. 3.
Запас	по критическим		температурам хрупкости
	А7\ — Tmin			1	кр,»			(3.12)

где T3min—минимальная				температура				элемента
	конструкции в эксплуатации.
Если	величина	ATit	определенная				по первой
критической температуре				(Т KP=TKPl),			превышает
заданную, то в эксплуатации					элемент		конструкции
находится в вязком		состоянии. В этом					случае пре
дельные	нагрузки	превышают расчетные						по пре
делу текучести и сопротивление хрупкому								разруше
нию по разрушающим напряжениям не оценивается.
Обеспечение температуирного					запаса		ЛТ^ по пер

вым критическим температурам оказывается важ

ным для наиболее ответственных		конструкций
(например, наиболее	нагруженные	элементы

криогенной техники, сосуды для хранения и транс портировки жидких газов и т. д.), испытывающих

177

действие	повышенных	статических	и	динами
ческих нагрузок. При		импульсном	нагружении
элементов	конструкций,	а также	при	наличии
высоких	остаточных напряжений в		зонах свар

ки, облегчающих инициирование трещин и приво

дящих к существенному		сокращению	интервала
(ТКр, — ТК1,й)	температур, при которых		происходят
квазихрупкие	разрушения,	температурные запасы

должны приниматься более обоснованно по первым к р итич еек 11 м те м п ер атур а м.

Вместе с тем в целом ряде случаев оказывается возможным допустить возникновение в элементах конструкций квазихрупких состояний, т. е. перейти к вычислению по формулам (3.12) запаса ДГ2 по вторым (Ткр =-- Ткр.) критическим температурам. Однако в этом случае необходимо обеспечить за

пас	прочности пк р по		напряжениям ок	в квази
хрупком		состоянии:
		« Ж Р = = - ^ - ,		(3.13)
			о
			max
где	о т а х	—: максимальное напряжение в		элементе
		конструкции	в зоне дефекта.
	Для	квазихрупких	состояний напряжения ок

следует определять с учетом температур, напря гаемых объемов, размера дефекта, вида нагружения на основе данных, приведенных в § 2 гл. 3. Для элементов конструкций из низколегированных сталей повышенной и высокой прочности, имеющих первые и вторые критические температуры, превы шающие минимальные температуры в эксплуата ции 7"m i n запас пкр по формуле (3.13) следует вычислять по разрушающим напряжениям в хруп- - ком состоянии. Критические значения напряжений при хрупких разрушениях определяют по данным § 2 гл. 1, 2 и 3.

178

В соответствии с изложенным запасы прочно сти (по критическим температурам AT и по разру шающим напряжениям пкр) находят (рис. 56) с использованием следующих основных характери-

	разрушения			разрушен. разрушения
			гА		А7 = Т,
			гА	•Ткр2*0		min
				•Ткр2*0
		итах		'хр
		итах
				Ткрг
	Рис. 56. Характеристики				сопротивления
	разрушению и запасы				прочности:
	/ — стандартные	лабораторные			образцы; '1		— об
	разцы		с	трещиной
стик	разрушения	в	хрупких состояниях ( Г <
<С.Ткр)	—разрушающих			напряжений,			определяе

мых по критическим значениям коэффициентов ин

тенсивности	напряжений Kic (или по	величинам
Оь. и б к ) ;	в квазихрупких состояниях	(ТкРг < Т <

179

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2118 19 20 21 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ