ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прочность сварных соединений при различных условиях их работы из "Прочность сварных соединений " Применяемые при проектировании сварных конструкций расчеты еще не в полной мере отражают все особенности реальных условий их работы и поэтому решения, принимаемые на основании таких расчетов, нуждаются в соответствующей дополнительной корректировке. При этом необходимо знать прочностные характеристики всех соединений при действии различных нагрузок. [c.58] Все эти характеристики, обычно называемые механическими, определяются по результатам специальных испытаний стандартных образцов из однородного материала. Общей связи между всеми указанными механическими характеристиками не установлено. В расчетах на прочность, проводимых при проектировании-, применяются только такие характеристики как Е, и о . Такие характеристики, как б, -ф, а , Т , используются лишь для приближенной оценки деформационной способности материала и его сопротивляемости хрупким разрушениям при наличии концентраторов напряжений и низкой температуры. [c.58] Условия работы элементов реальных конструкций, для которых характерно наличие большого разнообразия форм, существенно отличаются от условий испытания стандартных образцов. [c.58] Рд — площадь поперечного сечения образца, определенная до начала испытания. [c.59] В действительности к моменту достижения нагрузкой своего наибольшего значения площадь поперечного сечения образца будет иная, чем до начала испытаний. Следовательно, определяться будет не значение действительного сопротивления разрушению (называемое иногда истинной прочностью), а некоторое условное ее значение, которое связано с вполне определенной заданной формой образца. Изменение площади поперечного сечения в процессе испытания образца связано с процессом образования шейки и с величиной возможного при этом поперечного сужения. При испытании образцов достаточной длины процесс образования шейки может быть осуществлен в полной мере. При испытании коротких образцов он может быть сильно ограничен. Элементы реальной конструкции очень часто обладают такими размерами, при которых процесс образования шейки бывает ограничен (это может быть, например, для коротких и широких элементов). Таким образом, только разница между формой элемента реальной конструкции и формой стандартного образца может быть достаточной для того, чтобы для одного и того же материала получить различные значения предела прочности. При этом, конечно, сказывается влияние формы на прочность, но условность определения предела прочности будет мешать выявлению его действительного значения. [c.59] Механические характеристики, полученные указанным способом, определяют свойства только самого металла. [c.60] Условия работы сварных соединений, для которых характерно наличие различных зон неоднородного металла (основного металла, металла шва и зоны влияния), а также возможно наличие различных изменений формы, могут существенно отличаться от условий испытания стандартных образцов. Поэтому, хотя для оценки прочности сварных соединений и необходимо знать механические характеристики металла различных зон, однако только одного их знания еще недостаточно. Необходимо также располагать данными, полученными на основании соответствующих испытаний самих сварных соединений. [c.60] Как было установлено ранее, прочность сварных конструкций и надежность их в работе в самом общем случае обеспечиваются определенным комплексом требований к материалу конструкции, к формам сварных соединений и к технологии изготовления. [c.60] Применительно к условиям, наиболее часто встречающимся в практике изготовления сварных конструкций из малоуглеродистой и низколегированной стали (т. е. к условиям, когда выбор материала уже произведен), задача обеспечения требуемой прочности сварных соединений несколько упрощается. При этом остается, учитывая свойства заданного материала, произвести соответствующий выбор форм сварных соединений и технологии изготовления. [c.60] Если допустить, что вопросы, связанные с технологией изготовления, будут успешно решены, т. е. будет обеспечено (как это и имеет место для конструкций из малоуглеродистой и низколегированной стали) получение сварных соединений высокого качества, в которых металл шва и околошовной зоны не будет уступать по прочности основному металлу и в то же время будет обеспечена необходимая пластичность металла указанных участков, то вопрос об оценке прочности всех разнообразных по форме сварных соединений можно будет еще более упростить, конкретизировав его применительно к определенным условиям. [c.60] Такая условность в постановке вопроса об оценке прочности сварных соединений ограничивает рамки его применения и в полной мере относится только к конструкциям из малоуглеродистых и низколегированных сталей, технология изготовления которых является хорошо освоенной.-Однако подобная схема решения вопросов может быть использована для сварных конструкций из других материалов. В частности она применима к конструкциям из некоторых марок легких сплавов (термически неупрочняемых), которые в настоящее время начинают встречаться в отдельных отраслях промышленности и строительства. Таким образом, можно считать, что принятая постановка вопроса по оценке прочности сварных соединений не относится только к частному случаю, а может быть применима для конструкций наиболее часто встречающихся в производственных условиях. [c.60] Необходимо отметить, что хотя последнее обстоятельство в подавляющем большинстве случаев и имеет место, оно не всегда обеспечивается в полной мере даже при статической нагрузке. [c.61] И при статической нагрузке возможны случаи, когда расчетные предпосылки не будут соответствовать действительным условиям работы. Это может иметь место в случаях применения в конструкциях из хрупких материалов соединений с чрезмерно резким изменением формы, что приводит к хрупкому разрушению таких конструкций при работе в условиях низких температур. [c.61] Отмеченное несоответствие расчетных предпосылок и действительных условий работы в значительно большей степени может иметь место при динамических нагрузках. Поэтому при проектировании сварных конструкций, воспринимающих динамические нагрузки, необходимо, учитывая особенности их работы, дополнять обычный расчет прочности так называемыми конструктивными соображениями, учитывающими влияние формы на прочность. Такие конструктивные соображения обычно основаны на результатах, полученных из опыта эксплуатации конструкций в реальных условиях. [c.61] Для уточнения применяющегося расчета прочности сварных соединений и более полной оценки их работоспособности, могут быть использованы также результаты испытания сварных соединений ударной и вибрационной нагрузками. [c.61] Однако при использовании результатов таких испытаний следует иметь в виду, что они не всегда в полной мере отражают реальные условия работы конструкций, в связи с чем критерии прочности сварных соединений при динамической нагрузке в ряде случаев окончательно еще не установлены. [c.61] Такое положение имеет место, в частности при оценке динамической прочности сварных мостовых пролетных строений. [c.61] Так например, в ЦНИС МТС для оценки выносливости сварных соединений мостовых конструкций по результатам ускоренных испытаний образцов вибрационной нагрузкой, в качестве критерия достаточной выносливости было принято, что испытываемые образцы должны без разрушения выдержать 2 ООО ООО циклов изменения нагрузки при значении максимального напряжения цикла ст = = 1700 кг1см и характеристике цикла г = 0,2 0,5. [c.61] Критерий, предложенный ЦНИС МТС для оценки прочности сварных конструкций, не может быть принят по ряду причин. Во-первых, установление для элементов мостовых конструкций абсолютного значения максимальных напряжений без связи с исходными характеристиками металла, из которого они изготовлены, создает большую неопределенность при оценке их прочности в том случае, если кроме различий по форме у них имеется еще и различие в пределах прочности. Во-вторых, при существующих допусках по пределу прочности (для применяемой в сварных мостовых конструкциях стали марки М16С от = 38 кг мм до а , = 45 кг мм ) возможен большой разброс по результатам испытаний. Если при этом учесть отмеченные выше различия по характеристике цикла, то можно установить, что образцы, имеющие значение эффективного коэффициента концентрации напряжений р = 1,36 в отдельных случаях могут быть забракованы, тогда как образцы, имеющие значение эффективного коэффициента концентрации Р = 2,52, при этом могут быть признаны как удовлетворяющие установленному критерию выносливости. [c.62] При указанных обстоятельствах абсолютное значение напряжений, равное а = 1700 кг смР , не может быть принято в качестве критерия выносливости еще и потому, что при этом может оказаться, что все клепаные соединения, широко применяемые в мостовых конструкциях, не будут удовлетворять поставленным условиям, тогда как для многих клепаных мостовых пролетных строений это не является справедливым. Установленный в ЦНИС критерий выносливости более подходит к условиям оценки прочности при ускоренных испытаниях единичных образцов. При серийных испытаниях целесообразнее определять предел выносливости, являющийся более надежной характеристикой вибрационной прочности. [c.62] Вернуться к основной статье