в качестве примера в таблице 43 приведены ориентировочные данные О допускаемых величинах минимальной относительной скорости ползучести [tn] для некоторых деталей паровых котлов и турбин.

Таблица 43. Скорость ползучести.

при расчётах на ползучесть по минимальной скорости ползучести исходное расчётное уравнение при линейном напряжённом состоянии материала

может быть написано в следующем виде:

так как

;[tn]P,

(39.8)

Из (39.8) следует, что

[а]=а = {1}\ (39.9)

Условие прочности в напряжениях напишется так:

a[a] = f- . (39.10)

Б. Само собой разумеется, расчётах на ползучесть по допускаемой деформации или рости необходимо соблюдение время срока службы детали деформация разрушению материала, но и был обеспе-

что при величине её ско-условия.

Фиг. 664.

чтобы при данной температуре за ползучести не только не привела к

чен некоторый запас прочности против возможности такого разрушения. Таким образом, точки i, и (фиг. 664) на различных кривых ползучести 7, 2 и 5, отвечающие абсциссам tju д2 и и ординаты [e]i, [г] и [ejs, обязательно должны находиться на участках первой или второй стадии ползучести.

Это обстоятельство должно быть проверено расчётом и поэтому требует специального исследования. Расчёты по величине допускаемой деформации ползучести или её скорости, как уже было показано, могут быть заменены расчётами по соответствующим допускаемым напряжениям - пределам пол-

зучести ag или ах,. При этом необходимо убедиться, что величина а. (jg или а.) не превосходит величины допускаемого напряжения, представляющего некоторую долю предела прочности материала при данной температуре.

Известно (§ 253), что предел прочности материала при высоких температурах очень сильно зависит от продолжительности испытания; сравнительно небольшое увеличение длительности испытания вызывает значительное уменьшение предела прочности. При некоторых температурах (например, для малоуглеродистой стали при температурах выше 800°) испытуемый образец может быть разрушен нагрузкой, вызывающей напряжение ниже предела пропорциональности материала при комнатной температуре, если эта нагрузка будет действовать достаточно продолжительное время. Поэтому прочность металлов при высоких температурах в настоящее время характеризуют не величиной обычного предела прочности, определяемого путём кратковременных испытаний, а величиной так называемого предела длительной прочности (jg). Этим термином обозначают такое напряжение при данной постоянной темпера-

туре, при действии которого в течение заданного промежутка времени в конце этого промежутка произойдёт разрушение материала. В качестве примера на фиг. 665 приведены графики изменения величины предела длительной прочности хромомолибденовой стали (0,1 о/о С; 1,55о/о Si; 4,88о/о Сг; 0,51 о/о Мо) в зависимости от времени при различных температурах.

Иногда высказывается мнение о том, что неравномерность распределения напряжений в местах их концентрации при ползучести сглаживается и что при расчётах на ползучесть можно поэтому концентрацию напряжений не учитывать. Следует заметить, температурах, как правило.

иг да

3000 2500 2000 /500

1000

500 300 200

100 Фиг. 665.

10000 (часов)

что детали машин, работающие при высоких изготовляются из специальных жаропрочных сталей, обладающих сравнительно малой ползучестью; разрушение деталей из таких сталей наступает обычно при небольших деформациях и носит хрупкий характер. Поэтому в большинстве практически встречающихся случаеэ выравнивание местных напряжений не успевает произойти и, таким образом, при расчётах на ползучесть концентрацию напряжений необходимо принимать во внимание.

В связи с этим и при определении предела длительной прочности жаропрочных сталей возможная в деталях концентрация напряжений должна быть учтена, т. е. испытания по определению (з должны вестись на образцах соответствующей формы.

Для тех случаев, когда детали машин находятся в условиях совместного действия двух факторов - усталости и ползучести, предел длительной прочности должен определяться из испытаний на усталость при соответствующей температуре. Таким образом, при расчётах на прочность деталей машин и сооружений, работающих при высоких температурах, необходимо различать следующие основные случаи.

При температурах, не вызывающих в материале явления ползучести (см. § 254), опасное состояние определяется пределом текучести или пределом прочности материала при данной температуре, полученными путём обычных кратковременных испытаний. В этом случае условие прочности может быть написано так:

(39.11)

Если при данной температуре ползучесть возможна (см. § 254), то необходимо прежде всего установить, какое из допускаемых напряжений при заданном сроке службы детали является большим - допускаемое напряжение по суммарной деформащш ползучести (а) или но минимальной её скорости (а.), или допускаемое напряжение, вычисленное по пределу длительной прочности [ в/1==- где - коэффициент запаса длительной

прочности, который можно принимать приблизительно равным обычному коэффициенту запаса прочности k (фиг. 666).

Если [а] = Gj. (ае, а.) < - область А на фиг. 666, то расчёт на ползучесть должен производиться по формулам (39.4), (39.7), (39.8) или (39.10). Если же [а] = а. > [af] - область В на фиг. 666, то расчёт на ползучесть

должен, очевидно, производиться по формуле:

(39.12)

Фиг. 666.

В тех случаях, когда имеет место явление релаксации напряжений, обычно должно быть обращено внимание на то, чтобы не произошло недопустимо большое ослабление соединения деталей, 6c(6cs,6cyj скреплённых с помощью упругого натяга; снизившееся благодаря релаксации напряжение не должно быть меньше некоторой определённой минимальной г величины напряжения, обеспечивающего надлежащую плотность соединения:

Исходя из этого условия, могут быть установлены сроки, по истечении которых необходимо специальными мерами восстанавливать плотность соединения, - например, подтягивать болты фланцев паро- или газопровода.

В заключение отметим, что в этом параграфе была рассмотрена методика расчётов на ползучесть в наиболее простых случаях (линейное напряжённое состояние), являющаяся основой для построения более сложных расчётов. Методика расчётов на ползучесть при сложном напряжённом состоянии рассматривается в специальных монографиях i).

§ 267. Примеры расчётов на ползучесть.

Пример 145. Стержень, изготовленный из хромомолибденовой стали и имеющий площадь поперечного сечения F = 2 см, растянут силой Р. Определить наибольшую допускаемую величину силы Р в двух вариантах: при

) Малин и и Н. Н., Основы расчётов на ползучесть, 1948; К а ч а-н ОВ Л. М., Некоторые вопросы теории ползучести, 1949.