Конструкционная прочность. 2-е изд.

ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ Опасные состояния Коэффициент запаса Нормативные коэффициенты запаса и оценка прочности Консервативные предельные состояния Внешние воздействия Особенности воздействия температурных и других самоуравновешенных напряжений Температурные условия и характер разрушения Условия работы машин различного назначения и вероятные опасные состояния 1. ДЕФОРМАЦИОНЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ ПРИ ОДНОКРАТНОМ СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ 1.1. Основные механические характеристики конструкционных материалов Об особенностях логарифмической деформации в области больших значений 1.2. Построение и аппроксимация диаграммы деформирования Аппроксимация кривой деформирования при линейном напряженном состоянии Аппроксимация кривой деформирования при сложном напряженном состоянии 1.3. Разрушение конструкционных материалов при произвольном напряженном состоянии Особенности разрушения металлических материалов Влияние вида напряженного состояния 1.4. Критерии разрушения материалов при сложном напряженном состоянии Гипотеза наибольших нормальных напряжений (I теория прочности) Гипотеза наибольших линейных деформаций (II теория прочности) Условия Треска – Сен-Венана и Губера – Мизеса как критерии разрушения Теория предельных напряженных состояний О. Мора Критерии Баландина, Боткина – Миролюбова, Ягна Критерий Писаренко – Лебедева Диаграмма механического состояния материала Деформационный критерий разрушения Пример определения предельного напряжения при сложном напряженном состоянии с помощью критериев Мора, Писаренко – Лебедева и деформационного критерия Колмогорова 1.5. Влияние различных факторов на конструкционную прочность материалов Влияние температуры Влияние скорости деформирования Оценка способности материала к рассеиванию (диссипации) энергии Влияние радиационного облучения и контакта с жидкометаллической средой Влияние термической и механической обработки 1.6. Расчеты на прочность при однократном статическом нагружении и основные пути повышения прочности конструкций 1.7. Контрольные вопросы и упражнения по теме «Деформационные и прочностные свойства сталей и сплавов при однократном статическом нагружении» 2. МЕСТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ПРИ ОДНОКРАТНОМ НАГРУЖЕНИИ 2.1. Распределение напряжений в растянутой пластине вблизи малого отверстия. Коэффициент концентрации напряжений 2.2. Концентрация напряжений в выточках. Теория Нейбера о концентрации напряжений Глубокий надрез Мелкий надрез Глубокий кольцевой надрез цилиндрического стержня 2.3. О предельных значениях теоретического коэффициента концентрации напряжений 2.4. Концентрация напряжений и деформаций за пределами упругости 2.5. Пример. Определение деформации  max в опасной точке ступенчатого стержня с галтельным переходом между участками 2.6. Влияния концентрации напряжений на прочность при статическом нагружении 2.7. Контактные напряжения Заключение раздела 2.8. Контрольные вопросы и упражнения по теме «Местные напряжения» 3. ДЕФОРМАЦИОНЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ НАГРУЖЕНИИ 3.1. Основные понятия и определения 3.2. Закономерности упругопластического деформирования при «жестком» нагружении Кривая циклического деформирования Циклическая кривая деформирования Эффект «памяти» материала. Правила запоминания и забывания предыстории Связь диаграммы циклического деформирования с циклической кривой 3.3. Закономерности упругопластического деформирования при «мягком» нагружении 3.4. Оценка долговечности конструкционных сталей и сплавов при циклическом упругопластическом деформировании Критерии малоцикловой усталости Пример 3.1 Связь кривых малоцикловой усталости с циклической кривой Приближенное определение предела выносливости 3.5. Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на сопротивление усталостному разрушению Влияние концентрации напряжений Влияние асимметрии нагружения Пример 3.2 Кривые усталости при несимметричном нагружении Пример 3.3 Влияние масштабного фактора (абсолютных размеров изделия) Влияние состояния поверхности Влияние поверхностного упрочнения Влияние коррозионного воздействия среды Влияние температуры Влияние вида напряженного состояния Коэффициент запаса усталостной прочности с учетом влияния различных факторов Пример 3.4 Замечание к определению коэффициента запаса прочности n с учетом асимметрии цикла Особенности блочного нагружения Пример 3.5 Пример 3.6. Данный пример заимствован из учебного пособия [1] 3.6. Оценка прочности при малоцикловом нагружении Виды коэффициента запаса Рекомендуемые величины коэффициента запаса усталостной прочности [n] 3.7. Особенности малоцикловой усталости и ее математическое описание в условиях развитой ползучести Особенности образования дефектов и характера разрушения при быстром и медленном неупругом деформировании усталостной прочности Эффекты малоцикловой усталости, наблюдаемые при циклическом неупругом деформировании в условиях развитой ползучести Подходы к описанию малоциклового разрушения при неупругом циклическом деформировании в условиях развитой ползучести Кинетическая модель накопления повреждения 3.8. Контрольные вопросы и задачи по теме «Деформационные и прочностные свойства сталей и сплавов при переменном нагружении» 4. ОСНОВЫ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ 4.1. Область применения и задачи, решаемые механикой разрушения 4.2. Механизмы хрупкого разрушения Разрушение сколом Вязкое разрушение 4.3. Напряженно-деформированное состояние в вершине трещины нормального отрыва 4.4. Понятие коэффициента интенсивности напряжений 4.5. Размер и форма зоны пластической деформации. Поправка Ирвина на пластичность 4.6. Влияние вида напряженного состояния на несущую способность конструкций 4.7. Экспериментальное определение вязкости разрушения. Силовой подход к оценке трещиностойкости элементов конструкций Оборудование и образцы для определения вязкости разрушения Влияние размеров образца и начальной длины трещины Эффект туннелирования трещины Ограничения на нелинейность диаграммы «нагрузка  раскрытие трещины» Пример 4.1 4.8. Применение силового подхода к оценке критического размера трещиноподобного дефекта в элементе трубопровода 4.9. Элементы нелинейной механики разрушения в силовом подходе. Двухпараметрический критерий Е. М. Морозова 4.10. Энергетический подход к оценке трещиностойкости элементов конструкций Интенсивность выделения упругой энергии и сопротивление росту трещины. Критерий Гриффитса R-кривая и критерий роста трещины Эффект хлопка Диаграмма докритического разрушения Влияние конечных размеров пластины Элементы нелинейной механики разрушения в энергетическом подходе. Понятие J-интеграла 4.11. Критерий критического раскрытия в вершине трещины. Деформационный подход к оценке трещиностойкости 4.12. Особенности роста трещины при циклическом нагружении Схема роста усталостной трещины Рост усталостной трещины 4.13. Рост трещин в условиях коррозии 4.14. Расчетная оценка трещиностойкости элементов конструкций Критические температуры хрупкости образца и конструкции Расчет критического напряжения Запасы прочности при хрупком и квазихрупком разрушении 4.15. Обеспечение надежности конструкций с трещинами при проектировании, изготовлении и эксплуатации Признаки надежной конструкции Способы обеспечения надежности Мероприятия, повышающие трещиностойкость конструкций 4.16. Контрольные вопросы по теме «Механика разрушения» 5. ПРОЧНОСТЬ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ 5.1. Механизмы ползучести Область обратимой ползучести Область низкотемпературной (логарифмической) ползучести Область высокотемпературной ползучести (ползучесть Андраде) Область высокотемпературной диффузионной ползучести 5.2. Деформационные характеристики ползучести Определяющие функции и константы материала: реологическая функция, предел ползучести и изохронная кривая 5.3. Математические модели длительной прочности Модель идеального вязкого разрушения Хоффа Модель идеального хрупкого разрушения Л. М. Качанова 5.4. Кинетическое уравнение повреждаемости. Линейное суммирование повреждений при блочном нагружении Пример 5.1 5.5. Определение предельной вязкой деформации Пример 5.2 5.6. Температурно-временные (параметрические) зависимости длительной прочности 5.7. Оценка длительной прочности при сложном напряженном состоянии Критерии В. П. Сдобырева и И. И. Трунина Критерий А. А. Лебедева Деформационный критерий В. Л. Колмогорова 5.8. Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на длительную прочность элементов конструкций Влияние концентрации напряжений Влияние пластического деформирования Воздействие внешней среды Длительность эксплуатации 5.9. Оценка прочности элементов конструкций при длительном действии статической нагрузки Коэффициент запаса по перемещениям Коэффициент запаса по напряжениям Коэффициент запаса по долговечности Запас по температуре Пример выбора допускаемого напряжения по Boiler Code’у Порядок расчетов на жесткость и прочность 5.10. Конструктивные и технологические мероприятия, направленные на повышение длительной прочности 5.11. Контрольные вопросы по теме «Длительная прочность» БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЕ. ЗАДАНИЯ, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ «КОНСТРУКЦИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ»