Вся электронная библиотека >>>

 Строительная энциклопедия >>

 

Строительная энциклопедия

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ СТРОИТЕЛЬСТВО


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника



Н

НАПРЯЖЕНИЕ ОСТАТОЧНОЕ

 

 

— упругая деформация и соответствующее ей напряжение, уравновешенное внутри тела при отсутствии внешних сил. В отличие от временных напряжений (напряжение внутреннее), остаточное напряжение сохраняются во времени. В зависимости от степени локальности различают: остаточное напряжение 1-го рода (макроскопические), уравновешивающиеся в объемах одного порядка с размерами всего тела; существующие методы оценивают гл. обр. остаточное напряжение 1-го рода; остаточное напряжение 2-го рода (микроскопические), уравновешивающиеся в объемах одного порядка с размерами зерен; определяются рентгенографич. методами; Н. о. 3-г о р о д а (субмикроскопич. искажения), уравновешивающиеся в объемах одного порядка с размерами атомно-кри- сталлич. решетки; надежные методы определения Н. о. 3-го рода еще недостаточно разработаны. Осн. причиной возникновения остаточного напряжения является неоднородность деформированного состояния ввиду различного изменения длины (объема) в разных зонах тела. Причиной появления этой неоднородности может быть: температурный градиент, напр. при резком нагреве или охлаждении (термические или температурные напряжения); неоднородность теплового расширения разных структурных или конструктивных составляющих тела (гетерогенные структуры, биметаллы и др.); фазовые превращения (фазовые напряжения); неоднородность пластич. деформации (остаточное напряжение после поверхностного наклепа).

Остаточные напряжения могут быть как вредными (приводят к появлению недопустимых остаточных деформаций, поводок, трещин, к полному разрушению, ускоряют коррозию и т. п.), так и полезными (повышают предел упругости системы, предел выносливости, коррозионно-механич. и коррозионную стойкость и т. п.). Вредными большей частью оказываются растягивающие остаточные напряжения, особенно при двух- и трехосном напряженном состоянии, а полезными — сжимающие Н. о. Как правило, охрупчивающие факторы (понижение темп-ры, наличие объемного растяжения, резкое повышение скорости деформирования) усиливают влияние Н.о., и наоборот, чем пластичнее состояние материала, тем быстрее и полнее снимается Н. о. В наиболее напряженных поверхностных слоях (вблизи вершин надрезов и т. п.) стремятся создать значительные по величине местные сжимающие Н.о. Эти напряжения уравновешены во внутр. зонах распределенными на больших сечениях и потому меньшими по величине и менее опасными растягивающими остаточными напряжениями.

 

 

Существуют методы создания полезных остаточных напряжений (поверхностный наклеп, цементация, азотирование, комбинированные методы и др.) и способы уменьшения и устранении вредных Н. о. (гл. обр. нагревом, вызывающим релаксацию Н. о., иногда путем пластич. деформации, вибрации и т. д.). Необходимо учитывать, что начальные деформация и разрушение сильно зависят от Н. о. 2-го рода, поэтому оценка только Н. о. 1-го рода часто недостаточна.

Большая часть существующих т. н. механических методов измерения оценивает величину остаточных напряжений 1-го рода по измерению упругих деформаций, возникающих при нарушении целостности тела (в результате его разрезки, сверления, травления и т. п.). Находившиеся в равновесии до разрезки Н. о. после разрезки перестают быть в равновесии. Измерив упругие деформации и предполагая справедливым закон Гука, вычисляют величину и распределение Н. о. Впервые эти методы были предложены русским металлургом Н. В. Калакуцким (см. Калакуцкого метод). Неразрушающие методы измерения Н. о. обычно менее надежны и гораздо реже применяются, чем механич. методы. Методы измерения Н. о. зависят от формы тела: для тел простой и симметричной формы (диск, цилиндр, труба, прямоугольная призма) распределение Н. о. может быть определено с достаточной точностью; для тел сложной формы (и несимметрич. Распределения Н. о.)обычно возможна лишь приближенная оценка величины и распределения Н. о., в частности по измерениям деформаций при разрезке изделия или при вырезке из него элементов простой формы. К телам простой формы относятся диски (толщина V5 диаметра), сплошные и полые цилиндры с отношением длины к диаметру 2, тонкостенные трубы, призматич. бруски и т. д. Для определения остаточных напряжений в дисках служат методы Калакуцкого и Н. Н. Давиденкова.

Для цилиндров малого диаметра, когда важна гл. обр. оценка только осевых напряжений, последовательно удаляют наружные слои и измеряют длины оставшейся части (способ Гейна — Бауэра), пренебрегая поперечными напряжениями, т. е. приближенно считая напряженное состояние однородным. Более точным является способ Закса, учитывающий всегда существующее объемное напряженное состояние. Полную эпюру Н. о. получают на одном цилиндре (диске) сначала расточкой, затем обточкой.

Комбинированные методы измерений остаточного напряжения применяются, когда путем вырезки или разрезки сложные тела можно привести к простым телам, либо сложные распределения напряжений — к более простым. В тонкостенных трубах, сваренных в стык, с резко неравномерным по длине распределением напряжений, труба разрезается на отд. кольца, в к-рых измеряется изменение диаметра до и после отрезки. По нзменонию диаметра оценивается величина окружного напряжения. В валах и роторах больших размеров (диаметр 500 мм и выше, длина более 1500 мм), для к-рых точность способа Закса недостаточна ввиду малых деформаций, для определения остаточного напряжения последовательно измеряются деформации отд. элементов, вырезаемых из вала или ротора (напр., колец, а затем дисков). Диски переменной толщины могут быть изучены методом Давиденкова раздельно для диска и ступицы; если толщина в ступице соизмерима с диаметром, то измеряют также осевые напряжения. Изделия сложной формы изучаются методом Л. А. Гликмана. Для этого небольшой участок поверхности, на к-рой предварительно наклеивают электрич. тензометры, отделяется прорезями, разгружающими этот участок от остаточных напряжений. Разгрузку удобно производить осверловкой столбика диаметром 15—20 мм специальной фрезой на глубину 0,7 диаметра стол- местном действии растягивающих напряжений и агрессивной среды. По появлению такого растрескивания под действием известной среды приближенно оценивают величину остаточного напряжения, напр. для латуней в парах аммиака, в 2%-ном растворе сулемы и 2%-ном растворе азотнокислой ртути с 2 % -ной азотной к-той; для высокохромистых сталей — в 50%-ном растворе соляной к-ты с добавкой 1% Se02. При разрезке и снятии следует избегать нагревания и релаксации И.о. При снятии слоев травлением необходимо получать ровную поверхность. При измерении малых деформаций в результате разрезки следует учитывать и исключать влияние температурного расширения,особенно на больших длинах. Для изделий неправильного и сложного сечения б.ч. вышеизложенных методов измерения остаточного напряжения непригодна и должны применяться приближенные комбинированные методы, а также осверловка методом Гликмана. В то же время осн. практич. значение Н.о. имеют именно для сложных изделий. Н.о. 2-го рода определяют рентгенографич. методами. Т. к. пластич. деформация идет в основном внутри зерен, а рентгенографич. методы оценивают гл. обр. состояние внутри зерен, то эти методы в пластич. состоянии определяют меньшую величину остаточного напряжения, чем механич. методы. В упругом состоянии рентгенографич. и механич. оценка остаточного напряжения совпадает.

 

Jlum.: Гликман Л. А., Методы определения остаточных напряжений, «Тр. Ленингр. инж.-экон. ин-та», 1960, вып. 30; Биргер И. А., Остаточные напряжения, М., 1963; Уголев Б. Н., Внутренние напряжения в древесине при ее сушке, М.—Л., 1959; Васильев Д. М., ДобродееваН. М., «Физика твердого тела», 1962, т. 4, № 1, с. 140—47.

 

 

Напряжения и деформации при сварке. Термическая обработка сварных ...

Общий вид полосы с наплавленным валиком на кромке показывает остаточные напряжения и деформации, вызванные сваркой. Напряжения в ней уравновешены, ...
bibliotekar.ru/spravochnik-17/57.htm

 

Прочность и напряжение. Силы сцепления молекул внутри нагруженного ...

Под НАПРЯЖЕНИЕМ понимают силу внутреннего сопротивления тела, отнесенную к площади его сечения. Напряжение в теле увеличивается с увеличением внешней ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-153-stroitelnaya-tehnika/41.htm

 

К содержанию книги:  ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

  

Последние добавления:

 

Кузнечно-штамповочное оборудование   Прокатное производство