книги из ГПНТБ / Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению
.pdf<TKPi) |
— первых и вторых критических |
темпера |
||
тур и разрушающих напряжений, |
устанавливаемых |
|||
на основе зависимостей, |
содержащихся в § 2 гл. 3. |
|||
Для определения запасов прочности используют |
||||
опытные данные об испытании образцов |
с трещи |
|||
нами в диапазоне температур и размеров |
трещин, |
|||
позволяющем получить |
вязкие, |
квазихрупкие и |
||
хрупкие разрушения, а также данные об изменении пределов текучести, пределов прочности, истинного сопротивления разрыву и относительного сужения площади поперечного сечения стандартных лабора
торных |
образцов |
в |
зависимости |
от |
температуры |
|||||||||
испытаний. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
По |
результатам |
этих |
испытаний |
|
(на |
основе |
||||||||
приведенных |
выше |
зависимостей) |
определяют ха |
|||||||||||
рактеристики |
разрушения TKPl, |
Ткр„ |
р т ) |
рв , $ю к\е |
||||||||||
ак1. |
По значениям |
TKPl, ТкРг |
и зависимостям |
|||||||||||
(3.11) |
находят критические температуры |
Тк |
Тккр„ |
|||||||||||
Для |
элементов |
конструкций |
и |
по |
зависимостям |
|||||||||
(3.12) —запасы |
по |
критическим |
температурам. |
|||||||||||
Зная |
oKi, |
по формулам |
(3.9) и |
(3.10) |
вычисляют |
|||||||||
номинальные |
разрушения |
напряжения |
в |
квази |
||||||||||
хрупком |
состоянии |
для элемента |
конструкции, а |
|||||||||||
по зависимости |
(3.8) —параметр |
pV Этот |
пара |
|||||||||||
метр |
используют |
для определения |
|
по |
формуле |
|||||||||
(3.7) номинальных разрушающих напряжений для заданной температуры в интервале между первой и второй критической. По полученному разрушаю щему напряжению находят коэффициент запаса прочности пкр по формуле (3.13) в квазихрупком состоянии. Сопротивление хрупкому разрушению определяют по критическим значениям коэффици ентов интенсивности напряжений (раскрытия тре щины или энергии распространения трещин) по зависимостям типа (1.113), (1.131), (1.134). Ко эффициенты интенсивности напряжений в закри-
180
тической области (при температурах ниже второй критической) вычисляют по формулам (3.5) и '(3.6). Коэффициенты запаса прочности в хрупких состояниях определяют по формуле (3.13).
Запасы прочности по критическим температу рам хрупкости должны быть не менее 20—40° С. Большие из указанных запасов относятся к свар- <ным элементам конструкций сложных геометриче ских форм, подвергающимся в эксплуатации дей ствию статических, циклических и динамических нагрузок. Повышенные запасы по критическим тем пературам хрупкости выбирают также тогда, когда минимальные температуры стенок элементов кон струкций в процессе эксплуатации могут оказаться ниже номинальных расчетных; например, темпера туры стенок, зависящие от климатических темпе ратур окружающей среды.
' Запасы прочности по номинальным разрушаю щим напряжениям, зависящим от эксплуатацион ных и монтажных нагрузок, выбирают в пределах от 1,5 до 2. Большие из указанных запасы проч ности назначают для элементов конструкций, изго товляемых из хладноломких. низкоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, чувствительных к концентрации на пряжений, скорости деформирования и обладаю щих повышенным разбросом характеристик сопро тивления разрушению.
Повышенные запасы прочности принимают для элементов конструкций, для которых трудно опре делить эксплуатационную напряженность с доста точной точностью ввиду сложности конструктив ных форм, наличия высоких остаточных напряже ний (например, монтажных и от сварки), возникно вения нерасчетных статических и динамических перегрузок. Для таких элементов конструкций
131
обычно затрудняется также проведение надлежа щего дефектоскопического контроля. В этом случае запасы прочности по разрушающим напряжениям повышают'до 2,2—2,5.
- Запасы прочности по критическим температу рам хрупкости и по разрушающим напряжениям можно уменьшить, проведя натурные или полно масштабные модельные испытания до разрушения, экспериментальные исследования эксплуатацион ной нагруженности и температурных полей.
Изложенная оценка сопротивления элементов конструкций хрупкому разрушению отражает зако номерности механики хрупкого разрушения и ре зультаты анализа экспериментальных данных об условиях возникновения квазихрупких и хрупких состояний в зависимости от температур эксплуата ции, механических свойств стали, напрягаемых объемов, исходных дефектов и конструктивных со отношений.
Пример. I. Проверить прочность нижнего растянутого поя са фермы транспортной эстакады сечением 220x24, изготов
ленной |
из |
малоуглеродистой |
стали |
с пределом |
текучести |
|||
от |
=25 |
кГ/мм-; пределом |
прочности |
а„=48 |
кГ/мм2. |
В поясе |
||
в |
процессе |
гкеплуатащш |
после |
наработки |
5 • 10* циклов, со |
|||
ставляющих 0,1 числа циклов до разрушения, возникла сквоз ная боковая трещина длиной 18 мм от непровара в месте установки усиливающей накладки. Расчетная эксплуатацион
ная температура |
до —10° С. Номинальные растягивающие |
напряжения от |
расчетной нагрузки 12,4 кГ/мм2. |
При испытаниях на статическое растяжение плоских об разцов сечением 100x12 мм из основного металла, имеющих центрально расположенную трещину длиной 25 мм, получены следующие характеристики разрушения: первая критическая
температура |
+15° С, |
вторая |
критическая температура —55° С, |
||
разрушающие |
напряжения |
в |
квазихрупком |
состоянии |
|
33,5 кГ/мм2, |
разрушающие |
напряжения в.- закритическом |
|||
хрупком состоянии |
23,2 кГ/мм2. |
при температуре |
—100° С. |
||
Сопротивление статическому разрыву гладкого стандартного образца 97,3 кГ/мм2.
182
Для пояса фермы по формулам (3.11) первая п вторая критические температуры хрупкости
Тк |
— Т |
|
4- |
\Т |
кр, • |
кр, |
|
кр, ~ |
|
||
^ , |
- ^ |
+ Д Т ^ , |
|||
Г де ТK P i =273 + 15=288° К |
и Ткр |
= 273-55 = 218° К — критиче |
|||
ские температуры хрупкости для образцов; АТК / , , Л7\-р„—смещения критических температур.
Смещение критических температур обусловлено увеличе нием абсолютных размеров сечения, наличием сварных швов, повреждением от циклических нагрузок и размером трещин. Увеличение первых и вторых критических температур за счет увеличения толщины Н по данным рис. 38 находим как раз ность между At=AT при толщинах 24 и 12 мм:
ДЛ„ = 67 —47 = 20 °С;
A '«p„ = 71 — 48 = 23 °С.
Увеличение критических температур за счет увеличения ширины В определяем по данным рис. 40:
Увеличение первых и вторых критических температур, связанное с наличием нетермообработаиных сварных швов, в первом приближении можно принять одинаковыми; на рис.42
При увеличении размеров образца пропорционально тол щине длина трещины в образце натурной толщины
/ = 25. 2412 = 50 мм.
Снижение критический температур при уменьшении длины трещины от 50 до 18 мм по данным рис. 44
Дг„.п = 6 8 — 72 = — 4°С;
Д Г о = 8 4 — 91 = — 7°С.
По данным § 1 гл. 3 увеличение критических темпера тур за счет накопленного циклического повреждения состав ляет 4° С. Тогда
Т* = 288 + 20 + 9 + 21 — 4 + 4 = 338 °С;
TKKPt = 218 + 23 + 9 + 21 —7 + 4 = 268 °С.
183
|
|
Температура |
эксплуатации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
7 ^ i n |
= |
273 — 10 = |
263°К. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
Из |
сопоставления |
по |
формулам |
(3.12) |
|
температур |
Т^п, |
|||||||||||||
Т*п |
и |
Т* |
следует, |
что |
нижним |
|
|
|
пояс |
может |
оказаться в |
|||||||||||
хрупком |
состоянии, т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Д7\ = 263 — 338 = |
|
— 75 < |
0; |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
АГо = |
263 — 268 = |
|
— 5 < 0. |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
В этом случае запас необходимо определять по разру |
||||||||||||||||||||
шающим |
напряжениям |
по |
формуле |
(3.13) |
|
при |
температуре |
|||||||||||||||
Т=Т |
9 • • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
' |
' mm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Предел |
текучести |
при температуре 7" n l i |
n |
по формуле (3.1) |
||||||||||||||||
при |
8Г |
= 145 (см. рис. 48) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
от |
= |
25 ехр |
145• |
I( |
— |
- - |
|
4 |
1 |
= |
27 |
кГ/мм*. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
формуле |
(3.3) |
температураV 263 |
293хрупкого) . |
|
разрушения |
глад |
|||||||||||||
кого |
образца |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ lg |
(97.3/25) |
- 1 |
= |
7 7 , 4 ° К . |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
293 |
0,43-145 J |
|
|
|||||||||||||
|
|
Минимальное |
критическое |
значение |
коэффициента |
интен |
||||||||||||||||
сивности |
напряжении |
Kic |
определяем для образца |
на основе |
||||||||||||||||||
выражений |
(1.33) |
|
и |
(1.47) |
с |
учетом |
поправок |
по |
формуле |
|||||||||||||
(1.67). Предел текучести при температуре —Ю0°С |
(173° К) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
о> = |
25ехр [145(1/173— 1/293)] = |
35,1 |
кГ/лш*. |
|
|||||||||||||||
|
|
Номинальное напряжение по брутто-сеченшо образца вза- |
||||||||||||||||||||
критической |
области |
равно |
23,2- (100—25)-12=17,4 |
кГ/мм2. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
100-12 |
|
|
|
|
|
|
В |
формуле |
(1.67) |
|
условная |
полудлина |
|
трещины |
при i |
||||||||||||||
|
25 |
=12,5 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
/ = |
— |
|
1 + 1/2 Ux) |
|
|
|
|
|
|
|
J |
|||||||||||
|
|
|
|
< ' = 1 2 |
4 |
V |
15,3 мм. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
/ |
17,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
184
Тогда |
|
по формулам (1.33) и (1.47) |
|
|
|
|
|
|||||||||
» |
= |
17,4 |
|
, |
15,3 |
Г |
|
100 |
|
tg |
я - 1 5 , 3 |
= |
||||
Я* |
|
/ я . |
• 1 / |
л - 1 5 , 3 |
|
|
— |
|||||||||
1 |
0 |
|
|
|
' |
|
|
|
\ / |
|
s |
100 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
= |
121 кГ/мм'1' . |
|
|
|
|
|
|||
Предел текучести при температуре, равной второй крити |
||||||||||||||||
ческой для |
образца, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ат |
= |
25ехр [145 (1/218 — 1/293)] = |
|
29,5 |
|
кГ/мм*. |
||||||||||
Условная длина трещины при этой температуре для но |
||||||||||||||||
минальных |
|
разрушающих |
напряжений |
|
по |
брутто-сеченшо, |
||||||||||
|
|
|
75-12 |
|
|
кГ/мм2, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
равных 29,5 |
|
^ |
=22,1 |
будет |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
L |
= |
12,5 |
|
т |
2 |
^ 29,5 |
J |
= 15,9 |
мм. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критическое |
значение |
коэффициента |
интенсивности на |
|||||||||||||
пряжений |
|
Kic |
при |
T=TKPi |
|
определяем |
|
аналогично |
K"'ic: |
|||||||
|
|
|
, |
|
|
, |
f |
|
100 |
|
я 15,9 |
|
|
|
||
JCIe = 2 2 , l V « l 5 . 9 |
• у |
— |
t«—555— = |
162 |
|
|||||||||||
Коэффициент |
В к |
температурной |
зависимости Лтс вычис |
|||||||||||||
ляем по формуле |
(3.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
_ |
|
|
2,3 |
|
, |
|
К1е |
|
|
2,3 |
|
|
|
162 |
|
|
Г" |
|
ТкР„--т*'Ь |
|
|
|
К]с |
|
218 — 77,4 |
'° |
121 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
2,12 . |
1 0 - з . |
|
|
|
|
|
||
Тогда |
|
критическое |
значение |
коэффициента |
интенсивности |
|||||||||||
напряжений |
Kic |
при |
Т=Тккр^ |
|
по формуле.(3.6): |
|
|
|||||||||
Кю= |
121 ехр [2,12 |
• 10—з (268 — 77,4)] = |
180 |
кГ/мм'1'. |
||||||||||||
Температурная зависимость критического значения коэф фициента интенсивности напряжений при температуре, ниже второй критической 7* р л определяем из выражения (3.5).
185
При р \ , рапном 0,036 п соответствии с рис. 50, критическое
значение |
Kic |
оказывается |
равным / С и |
при |
температуре |
Т2 |
||||||||||
по формуле (3.5): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Т„ = Тк„ |
— |
2,3 |
lg |
( |
^ i c |
|
\ |
= |
|
2,3 |
lg |
180 |
257 "К. |
|||
— |
|
— ^ - |
|
268 - — — |
|
|||||||||||
Таким образом, |
расчетное |
значение |
эксплуатационно!"! тем- |
|||||||||||||
пературы |
T^in |
П |
|
|
° |
К |
лежит |
между |
7'£/ 1 л |
и |
Т\. |
Тогда |
но |
|||
Г ^ |
==2636 3 ° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
формуле |
(3.5) |
|
для |
|
|
г.Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7'=7'j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
К1с |
= 180 ехр [— 0,036 (268 |
— 263)] = 153 |
кГ/мм 7, |
|
||||||||||||
Разрушающие напряжения для пояса устанавливаем ме |
||||||||||||||||
тодом последовательных |
|
приближении |
по |
Л и =153 |
кГ/мм3'- |
|||||||||||
на основе формул (1.33), (1.67) и функции, определяемой по
кривой 7 |
рис. |
7. |
В первом |
приближении |
принимаем/,. = / = |
||||
|
|
|
|
|
|
18-2 |
=0,161 и / i k = 1 , I 7 |
||
= 18 мм; тогда |
при |
|
|
|
|||||
|
|
i\KTnl |
|
|
1 , 1 7 / я 1 8 |
|
|||
|
Во втором |
приближении по формуле (1.67) |
|||||||
|
|
1Т = |
18 |
1 + |
1/2 |
|
= |
21,8 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
При |
"В=-^ |
21 |
8 |
=0,198 f I j c |
= 1,20 |
|
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
153 |
— - = 1 4 , 9 |
кГ/мм". |
|
|
|
|
|
|
1,20 |
г |
|||
|
|
|
|
|
/ я 2 4 |
|
|||
|
Результат четвертого приближения отличается от резуль |
||||||||
тата |
третьего на |
1,57%; |
в |
итоге получается величина о к , рав |
|||||
ная |
15,3 |
кГ/мм2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда запас прочности по формуле (3.13) при эксплуа |
||||||||
тационном напряжении 0^,i n =13,2 кГ/мм2 |
будет |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
15,3 |
|
186
Этот |
запас |
меньше |
минимально |
допустимого |
значения |
|||||
л « р = ! > 5 . |
Усиление пояса |
может |
быть |
достигнуто |
разделкой |
|||||
и заваркой |
трещины. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Пример |
2. |
Проверить |
возможность |
гидроиспытания |
||||||
внутренним |
давлением |
при |
комнатной |
температуре |
корпуса |
|||||
диаметром |
|
1500 |
мм с |
толщиной |
стенки 105 |
мм, изготовлен |
||||
ного из стали 22К; к корпусу приварены патрубки. Номиналь
ные напряжения в стенках корпуса |
при эксплуатационном |
давлении 12,6 кГ/мм2; температура |
250° С. Давление при |
гндронспытаипях в 1,25 раза превышает давление при эксплуатации. При дефектоскопическом контроле в стенках корпуса обнаружены трещины глубиной до 12 мм, располо
женные на |
внутренних |
поверхностях |
цилиндрических отвер |
||||||||||||
стии под патрубки диаметром 90 мм. Корпус отработал |
ре |
||||||||||||||
сурс 5 - Ю 3 |
|
циклов, |
установленный |
по |
расчету |
с запасом |
по |
||||||||
долговечности, |
равным |
20. |
Коэффициент |
концентрации |
де |
||||||||||
формаций |
при |
указанных |
выше |
номинальных |
напряжениях |
||||||||||
-равен 2,8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики сопротивления разрушению стали 22К с |
|||||||||||||||
пределом |
прочности |
58 |
кГ/ммг, |
из |
которой |
изготовлен |
кор |
||||||||
пус, приведены |
на |
рис. |
35. Испытывали |
образцы |
сечением |
||||||||||
20 X 50 мм. с |
надрезами |
типа трещин глубиной 7,5 мм. В |
со |
||||||||||||
ответствии |
|
с |
результатами |
испытании |
ТКР{ |
|
=287° К; Ткр^ |
= |
|||||||
= 161° К. Увеличение |
критических |
температур |
за |
счет толщины |
|||||||||||
определяем |
по |
данным |
рис. 38, |
как и |
в примере |
\: АТкр |
— |
||||||||
w = 4 2 ° С , ЬТкр, |
|
|
=57°С . Увеличение |
критической |
температуры |
||||||||||
за счет увеличения ширины принимаем равным нулю в связи с повышенными градиентами напряжении в зонах патрубков. Уменьшение критических температур, учитывающих, как и в примере 1, различие в протяженности трещин в образцах и
в корпусе, |
па |
основе |
данных |
рис. |
44 |
равно: AtKp |
= — 3 ° С ; |
||||
Ыкр2 — —6° С. |
Увеличение критических |
температур, |
связанное |
||||||||
с накоплением |
циклических повреждений, |
равно: AtKp^ =3 ° С, |
|||||||||
^кр1 |
=0 . |
Увеличение |
критических |
температур при |
переходе |
||||||
от |
одноосного |
напряженного |
состояния |
к двухосному |
в со |
||||||
судах в соответствии с данными работы |
[25] принимаем |
рав |
|||||||||
ным AtKPi |
= Д / К р 2 = 3 5 ° С . |
Местная |
упруго-пластическая |
де |
|||||||
формация |
при |
гидроиспытаниях в |
зоне |
патрубка |
равна про |
||||||
изведению |
номинальной |
деформации |
на |
коэффициент |
кон |
||||||
центрации |
деформаций |
при |
модуле |
продольной |
упругости |
||||||
£=2-10'- |
кГ/мм2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
е |
« = ^ Г - 1 0 2 . 1 , 2 5 . 2 , 8 |
= |
0,22?б. |
|
|
||||
187
При такой деформации увеличение критических темпе ратур хрупкости за счет деформационного старения в соот
ветствии с |
данными |
рис. |
43 |
пнринмаем |
равным |
нулю. |
Тогда |
|||||||||||||
|
|
Г* |
= 287 + |
42 — 3 + |
0 + |
35 = |
359 °К; |
|
|
|
||||||||||
|
|
7 ^ = |
161+ |
57 —6 + |
3 + |
35 = |
250 °К. |
|
|
|||||||||||
При температуре |
гидроиспытании |
7 ^ | п |
= 2 9 3 ° К |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Д 7 \ = |
293 — 359 = |
— 66 < |
0; |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
АТо = |
293 — 250 = |
43 > |
0. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Таким |
образом, |
при |
гидронспытаниях |
корпус |
оказывается |
|||||||||||||||
в квазихрупком |
состоянии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Разрушающие напряжения в квазнхрупком состоянии при |
||||||||||||||||||||
тепмературе, |
равной |
первой |
критической, |
|
на |
основе |
выраже |
|||||||||||||
ний |
(3,9) при |
tfs |
= 20 мм и а 0 1 = 54,5 |
кГ/мм- |
будут |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
44,6 |
|
кГ/мм*. |
|
|
|
|||
Изменение |
разрушающих |
напряжений |
crK i за счет разли |
|||||||||||||||||
чия в протяженности трещин вычисляем по |
формуле |
(3.10). |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
этом |
I,=7,5=39,4 |
|
|
|
мм |
и |
/=12 |
|
мм. |
|
|
|
|
||||||
Функцию |
|
fiK |
|
определим |
как |
произведение |
соответствую |
|||||||||||||
щих |
функций |
по |
кривым |
/ и 2 рис. |
7 и |
по |
формуле |
(1.56): |
||||||||||||
при |
l/RK= |
12/45 = 0,267 |
и |
CT2/ffi=0,5 |
значение |
fiK |
|
по |
данным |
|||||||||||
рис. 7 как среднее для кривых / и 2 равно |
1,98, |
а |
по |
фор |
||||||||||||||||
муле |
(1,56) |
при |
|
Я = 1 0 5 |
мм—1,01. |
|
Таким |
образом, для |
рас |
|||||||||||
сматриваемого |
сосуда |
f i K = l , 9 9 . |
Тогда |
номинальное |
разру |
|||||||||||||||
шающее напряжение для корпуса при температуре, равной
первой критической, |
на основе |
выражения |
(3.10) при |
w<=0,07 |
|||||||
по данным рис. 55 будет |
|
|
|
|
|
|
|||||
ак1 |
= |
44,6 |
(39,4/12)° • 0 7 |
.1/1,99 = |
24,2 кГ/мм'К |
|
|||||
При |
7 К = 5 |
8 ° К , |
Л'*1С =118 |
кГ/мм3Г-_и |
7Cic=185 |
кГ/мм'г |
|||||
для 7"Кр. |
= 1 |
6 |
Г К |
(см. рис. |
35 |
и |
51) |
В к |
вычисляем |
по фор |
|
муле, приведенной |
в |
примере |
1: |
|
|
|
|
|
|||
|
- |
|
_ |
|
2,3 |
|
185 |
_ |
|
|
|
|
Р |
к |
= = |
1 6 1 - 5 8 g |
118 |
~ 4 |
, |
|
|
||
186
Тогда критическое значение коэффциеита интенсивности напряжении Ки для сосуда при температуре Т*р _ =250° С определяем по формуле (3.6):
К1с = 118 ехр [4,25 • 10—з (250 — 58)] = 264 кГ/мм''*.
Номинальные разрушающие напряжения для корпуса при температуре, равной второй критической Т*р , с учетом указанного выше значения f i K в первом приближении нахо дим по формуле (1.33):
|
|
|
|
К ic |
|
|
|
|
264 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ак |
= —z=r— = — ; |
|
|
|
= 21,5 |
кГ/мм2. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
У nl-flK |
|
|
У я - 12 1,99 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вводя |
поправку |
на |
размер |
пластической |
зоны |
по |
форму |
|||||||||||||
ле (1.67) при ат =33,2 |
для Т=Т*р^ |
|
(см. |
рис. 35), |
после |
|||||||||||||||
третьего |
|
приближения |
стк |
получается |
|
равной |
22,1 |
кГ/мм2. |
||||||||||||
В соответствии |
со |
схемой |
рис. 52 |
отношение |
|
номиналь |
||||||||||||||
ных разрушающих напряжений ак |
|
(при ак |
= а*) |
к |
пределу |
|||||||||||||||
текучести |
при температуре, |
равной |
|
второй |
критической, будет |
|||||||||||||||
ак1°т =22,1/33,2=0,667, |
а |
отношение разрушающих |
напряже |
|||||||||||||||||
ний |
к |
пределу |
текучести |
при |
температуре |
Тккр |
|
равно |
||||||||||||
а* /о> =24,2/31,4=0,771. |
Величину |
\Ъа |
в |
выражении |
(3.7) |
|||||||||||||||
определяем |
при |
подстановке |
относительных |
номинальных |
||||||||||||||||
напряжений oKi/aT |
|
вместо |
aKi |
и |
ак/от |
|
вместо |
0 r |
i |
в |
фор |
|||||||||
мулу |
(3.8): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Pff |
= In 0,771/0,667 = |
0.148. |
|
|
|
|
|
|||||||||
Номинальные |
|
разрушающие |
|
напряжения |
для |
корпуса |
||||||||||||||
при температуре гидроиспытаний T=T^in |
|
и о > = 3 2 |
кГ/мм2 в |
|||||||||||||||||
соответствии |
с выражением |
(3.7) при перходе к относитель |
||||||||||||||||||
ным напряжениям для T=T^in |
= 293° К с учетом |
отношения |
||||||||||||||||||
ак/ат |
=0,667 при |
Т=Тккрл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ок |
= |
0,667 • 32 ехр |
/ |
|
1 п |
293 — 250 |
\ 1 |
|
: 24 |
кГ/мм? |
||||||||||
( ° ' |
|
3 5 9 - 2 5 0 А |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И 8 |
|
|
|
|
|
||||||||
Запас |
прочности по |
номинальным |
напряжениям |
с |
учетом |
|||||||||||||||
. их увеличения в 1,25 раза |
при гидроисиытаниях |
иа |
основе |
|||||||||||||||||
формулы |
(3.13) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
к |
» = |
|
1,25. |
12,6 |
= |
1 ' 5 2 |
' |
|
|
|
|
|
|||
189