Остаточные напряжения.-1

УДК 621.81.004.67(075.8) ББК 34.44

0-76

Авторы: Ж.А. Мрочек, С.С. Макаревич, Л.М. Кожуро, М.Ф. Пашкевич, А.Ф. Ильюшенко

0-76 Остаточные напряжения: Учебное пособие./ Ж.А. Мрочек, С.С. Мака­ ревич, Л.М. Кожуро и др.— Мн.: УП «Технопринт», 2003.— 352 с.

ISBN 985-464-347-6

В пособии рассмотрены основные виды остаточных напряжений, механизмы их образования и методы определения. Изложены экспериментальные технологии из­ мерения остаточных напряжений, возникающих при наненсении покрытий на плос­ кие и криволинейные поверхности. Предоставлены результаты расчетно-эксперимен­ тального определения остаточных напряжений в покрытии и основе на поверхности тел вращения. Большое внимание уделено формированию напряженно-деформиро­ ванного состояния при совмещении процессов электромагнитной наплавки и повер­ хностного пластического деформирования. Рассмотрен вопрос влияния остаточных напряжений на прочность деталей машин как при постоянных нагрузках, так и при напряжениях, циклически меняющихся во времени.

Пособие предназначено для студентов и аспирантов машиностроительных спе­ циальностей высших учебных заведений, а также для научных и инженерно-техни­ ческих работников.

УДК 621.81.004.67(075.8)

ББК 34.44

Рецензенты:

Кафедра теоретической и прикладной механики Белорусского государ­ ственного университета. Зав. каф., доктор физ.-мат. наук, профессор М.А. Журавлев.

Директор института механики машин НАН Беларуси, доктор техн. наук професор Л.Г. Красневский.

7.7.Построение математической модели кинетики развития температурных напряжений в соединении покрытие-основа..298

7.8.Программный комплекс для компьютерного

моделирования теплофизических и динамических процессов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблема учета остаточных напряжений в машинострое­ нии имеет большое, все возрастающее, значение. Стремление к надежности машин при улучшении их качества вызывает необ­ ходимость использования в процессе проектирования наиболее совершенных методов расчета, в которых по возможности долж­ ны быть учтены все факторы, влияющие на прочность. По про­ блеме определения остаточных напряжений, связанных с раз­ личными технологическими способами обработки, и их учета при постоянных и меняющихся во времени нагрузках, несмотря на всю ее важность, почти отсутствуют учебные пособия, моно­ графии и справочники. Цель данной книги — восполнить, до не­ которой степени, этот пробел.

Первая глава книги содержит основные сведения об обра­ зовании остаточных напряжений. Здесь приведены их основные виды. Показано, каким образом появляются остаточные напря­ жения при пластическом деформировании, в процессе литья и сварки, после термообработки и механической обработки.

Во второй главе приведены известные экспериментально­ теоретические методы определения остаточных напряжений, та­ кие как метод замера деформаций, метод Закса и др.

Третья глава посвящена остаточным напряжениям, кото­ рые возникают после нанесения покрытий на поверхность. Рас­ смотрены современные методы измерения остаточных напряже­ ний на плоских и криволинейных поверхностях. Приводятся за­ висимости, по которым определяются остаточные напряжения, возникающие после электромагнитной наплавки цилиндриче­ ских деталей. Показаны результаты расчета остаточных напря­ жений и дано сравнение с результатами экспериментальных за­ меров напряжений.

В четвертой главе рассмотрен вопрос определения оста­ точных напряжений при поверхностном пластическом деформи­ ровании наплавленных деталей. Обсуждены различные случаи распределения остаточных напряжений по радиусу при различ­ ных механических свойствах материала основной детали и на­ плавленного слоя. Приведен пример расчета остаточных напря­ жений.

В пятой главе получены зависимости, позволяющие опре­ делить остаточные напряжения, возникающие при пайке пластин из материалов с различными физико-механическими свойствами. При этом рассмотрены как симметричные, так и упругонесим­ метричные сечения пакета пластин.

Ш естая глава посвящена учету влияния остаточных на­ пряжений при проектировании деталей машин. Здесь показано

влияние остаточных напряжений на прочность при постоянных погрузках и переменных. Даны сведения о влиянии остаточных напряжений на износостойкость, сопротивление коррозии; о ре­ лаксации остаточных напряжений.

В седьмой главе рассмотрены возможности определения термических напряжений в системе плазменное покрытие — ос­ нова.

Книга предназначена служить пособием студентам высших технических учебных заведений. Она будет полезна для аспи­ рантов, научных работников и инженеров, интересующихся во­ просами прочности в машиностроении.

1. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ

В процессе производства деталей возникают технологиче­ ские остаточные напряжения. Их появление связано с условиями изготовления деталей. В настоящее время имеется ряд работ, по­ священных разработке методов определения остаточных напря­ жений в конструкционных материалах после различных видов механической обработки. Наиболее полно механизм образования остаточных напряжений и методы выявления и определения их величины изложены в работе [1].

1.1. Виды остаточных напряжений

Остаточные напряжения обычно классифицируют по при­ знакам протяженности силового поля и по физической сущности. Общепринятой является классификация по протяженности сило­ вого поля [1,2].

Напряжения 1-го рода— макронапряжения. Они охваты­ вают области, соизмеримые с размерами детали, и имеют ориен­ тацию, связанную с формой детали.

Напряжения 2-го рода— микронапряжения, распростра­ няющиеся на отдельные зерна металла или на группу зерен.