Остаточные напряжения в сварных конструкциях и влияние их на прочность

Прочность сварных конструкций в ряде случаев рассматривается с трех позиций во-первых, со стороны прочности сварного шва и соединения, определяемой условиями технологического процесса сварки во-вторых, со стороны влияния концентрации напряжений в сварном соединении на его поведение под статическими и переменными нагрузками в-третьих, со стороны собственных (остаточных) напряжений в конструкциях, вызванных процессом сварки. [c.595]

Влияние остаточных напряжений и деформаций на прочность и несущую способность сварных конструкций [c.231]

Три знакопеременной нагрузке влияние сварочных напряжений на прочность конструкции зависит от ряда факторов. Они практически не влияют на циклическую прочность конструкции в том случае, если материал находится в вязком состоянии и если в изделии отсутствуют конструктивные и технологические концентраторы напряжений. Сварочные напряжения могут снижать циклическую прочность при наличии повышенной концентрации напряжений, особенно в конструкциях из материала с пониженными пластическими свойствами. В то же время усталостная прочность может быть повышена созданием в конструкциях при помощи различных технологических процессов благоприятных остаточных напряжений. При анализе условий работы конструкции со сварочными напряжениями необходимо также учитывать, что в наиболее распространенных сварных соединениях из малоуглеродистой и низколегированных перлитных сталей участки шва и прилегающей к нему зоны термического влияния, где действуют напряжения растяжения., являются более прочными. [c.60]

В связи со значительным расширением производства сварных конструкций в тяжелом машиностроении важной перспективной задачей является дальнейшее исследование процессов образования остаточных напряжений в толстостенных конструкциях и определение рациональных путей устранения их вредного влияния на эксплуатационную прочность. [c.136]

Положение пика растягивающих остаточных напряжений в зоне термического влияния (ЗТВ) соответствует местам образования трещин при проведении отжига. При этом с ростом толщины основного металла пик растягивающих остаточных напряжений увеличивается. Результаты исследований величины и характера распределения остаточных напряжений в биметаллах, изготовленных методом совместного деформирования, приведены в работах [4,9-10]. Наличие остаточных напряжений и исходной дефектности следует учитывать при оценке прочности биметаллических материалов и конструкций и их сварных соединений. [c.109]

Остаточные одноосные напряжения о в конструкциях, изготовленных из пластических материалов, безопасны для прочности. Напряжения и алгебраически суммируются с напряжениями Чд, вызванными внешними нагрузками. При а - - 3 = О - наступает релаксация (исчезновение остаточных напряжений). Остаточные одноосные напряжения не оказывают заметного влияния на прочность сварной конструкции при статических и даже при ударных нагрузках. [c.913]

Однако наружные дефекты также оказывают серьезное влияние на работоспособность сварных конструкций. Опасным наружным дефектом является подрез. Он не допускается в конструкциях, работающих на выносливость. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение не более чем на 5 % в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок, на прочность конструкций не оказывают заметного влияния. Однако суммарное влияние подреза и увеличения растягивающих остаточных напряжений может привести к снижению предела выносливости вдвое. Усиление шва не снижает статическую прочность, но сильно влияет на вибрационную прочность сварного соединения. Чем больше усиление шва, а следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее снижается предел выносливости. Поэтому чрезмерное усиление сварного шва может привести к ликвидации тех преимуществ, которые получены от оптимизации технологического процесса по улучшению качества наплавляемого металла в сварных соединениях, работающих ири динамических, вибрационных нагрузках. Наплывы также снижают выносливость конструкций, являясь концентраторами напряжений. Наплавы большой протяженности нередко сопровождаются непроварами. [c.242]

Кудрявцев И. В. Влияние остаточных напряжений на усталостную прочность металла и сварных соединений. Сб. Сварочные напряжения и прочность сварных конструкций . Институт металлургии им. Байкова, М., 1957. [c.301]

Определение прочности сварных образцов при статической нагрузке в условиях, когда возможно их хрупкое разрушение (при высокой концентрации напряжений и низкой температуре), было проведено Институтом электросварки им. Е. О. Патона [27]. Испытанию подвергались образцы, показанные на фиг. 30. Часть образцов до испытания подвергались предварительному растяжению. Испытание при температуре Т = —60° С показало, что предел прочности при наличии резкой концентрации напряжений снижается. При этом образцы, подвергнутые начальному растяжению, производимому при нормальной температуре, имели более высокую прочность, чем образцы, разрушение которых при низкой температуре производилось без предварительного нагружения. Исследования, проведенные Институтом электросварки, прежде всего указывают не на влияние остаточных напряжений, а на большое значение концентраторов напряжений в условиях хрупкого разрушения. В этих условиях предварительное нагружение конструкций, производимое при нормальной температуре, способствует повышению их работоспособности. Объяснить это можно тем, что местные пластические деформации, появляющиеся при предварительном растяжении в наиболее опасном для прочности участке с высокой концентрацией напряжений, сглаживают резкость изменения формы, что приводит [c.97]

Отжиг сварных конструкций снимает остаточные напряжения, но уничтожает также и упрочняющее влияние наклепа металла, полученного как при прокатке, так и при сварке. Поэтому отжиг не только не является мерой повышения вибрационной прочности сварных конструкций, но даже может привести к некоторому ее снижению (так как упрочняющее влияние наклепа оказывается, как правило, более значительным, чем ослабляющее влияние остаточных напряжений). [c.132]

Б о л ь ш а к о в К. П., Влияние остаточных напряжений на статическую прочность сварных конструкций.Сб. Проектирование и прочность сварных конструкций , М. — л., 1959. [c.174]

Вопрос о том, до какого уровня следует снижать остаточные напряжения при отпуске сварных конструкций, в литературе почти не рассматривался. Если не учитывать влияния остаточных напряжений на прочность при вибрационных нагрузках, а рассмотреть лишь условие отсутствия деформируемости конструкции, то можно сделать следующие выводы. [c.8]

Понижение прочности сварных конструкций ири переменных нагрузках под влиянием остаточных растягивающих напряжений. Теоретические исследования И. В. Кудрявцева [10] показали, что влияние остаточных напряжений на усталостную прочность может быть выражено специальной формулой. [c.173]

Известно [20, 134], что ограничение твердости металла сварного шва является одним из практических методов снижения склонности конкретного материала к СР. Как следует из публикаций [11, 39, 81, 125], на образование трещин в сварном соединении влияют неоднородность структуры металла, наличие в структуре зон, склонных к растрескиванию, и уровень действующих и остаточных напряжений. Именно в сварных соединениях локализуется большая часть разрушений вследствие СР сварных конструкций. Анализ влияния различных технологических факторов на процесс СР показал, что наиболее неблагоприятное влияние оказывает быстрое охлаждение шва с образованием перлитно-бейнитной смеси с мартенситом. Стойкость к СР в зоне сварного шва соединения меньше, чем основного металла не только из-за остаточных напряжений, но и вследствие дефектов сварного шва. Для сталей повышенной прочности характерно СР по шву и зоне термического влияния (ЗТВ), для сталей обычной прочности избирательное разрушение по шву и ЗТВ отмечается лишь при переохлаждении. С увеличением твердости сварных швов склонность их к СР возрастает. [c.63]

Не теряет остроты вопрос образования в сварных конструкциях остаточных напряжений, вызванных процессом сварки, и их влияние на прочность в эксплуатации. [c.294]

Если сварные конструкции не сохранили своих пластических свойств, например, при эксплуатации в условиях низких температур и т. д., остаточные напряжения вредны и оказывают отрицательное влияние на прочность сварных изделий. [c.294]

Более значительным и сложным является влияние остаточных напряжений п изменения свойств металла на наступление разрушения при низкой пластичности металла. Отрицательное влияние остаточных напряжений проявляется при закалке металла в зоне сварки на высокую твердость. Существенное влияние на статическую прочность сварных конструкций оказывают изменения свойств металла, особенно в зоне концентраторов напряжений. При низких температурах решающее влияние имеет деформационное старение металла, возникающее во время пластических деформаций в зоне надрезов (см. рис. 28, г, д—к). При приложении рабочих нагрузок разрушения могут наступить при средних напряжениях, близких к пределу текучести или даже ниже Оо.а- [c.63]

Принято полагать, что в сварных конструкциях из материалов, обладающих достаточной пластичностью (низкоуглеродистых сталей, многих низколегированных, аустенитных высоколегированных сталей, алюминиевых сплавов и др.), остаточные напряжения при сварке не оказывают влияния на прочность, и учет их при проектировании производить не следует. К сказанному надлежит сделать ряд добавлений. [c.109]

ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ПРОЧНОСТЬ [c.188]

Растягивающие остаточные напряжения снижают вибрационную прочность сварных конструкций. Если они действуют в зонах, где есть концентрация напряжений и неоднородность механических свойств, то там в первую очередь возникают разрушения от усталости. Степень отрицательного влияния растягивающих напряжений зависит от уровня эксплуатационных напряжений и коэффициента концентрации напряжений. Чем выше рабочие напряжения [c.231]

Особая роль сварных соединений в вопросах прочности конструкций при переменном нагружении привлекла пристальное внимание многих исследователей к свойствам материала соединения, а также к проблеме влияния остаточных сварочных напряжений (ОСН) на развитие трещин усталости [23, 235, 361]. Первоначально делались попытки методами механики разрушения получить интегральные сведения о сопротивлении [c.196]

Остаточные сварочные напряжения оказывают различное влияние на прочность сварных конструкций в зависимости от вида действующей на них нагрузки, а также от величины и характера распределения этих напряжений. При статической нагрузке остаточные напряжения не оказывают влияния на прочность конструкций только в тех случаях, когда металл сохраняет спо10об ость пластически деформироваться. Особенно сильно проявляется действие остаточных. напряж1ений в условиях, способствующих возникновению хрупкого разрушения сварного соединения. Хрупкое разрушение происходит в результате неблагоприятного сочетания трех факторов копцентрации напряжений, остаточных напряжений и температуры. [c.120]

Большаков К- П. Влияние остаточных напряжений на вибрационную прочность сварных конструкций.— В кн. Проектирование и прочность сварных конструкций. Сб. докладов к Всесоюзному совещанию. Под ред. Н. О. Окер-блома. М.—Л., НТО Машпром и Суднром, 1959, с. 160—171. [c.256]

Принято считать, что в сварных конструкциях нз материалов, обладающих достаточиоб пластичиостью, остаточные напряжения при сварке не оказывают влияния иа прочность и их ие следует учитывать при проектировании. Остаточные напряжения не сказываются на несущей способности, если сварные изделия и в дальнейшем не теряют своих пластических свойств. Можно констатировать, что в большинстве случаев численный учет остаточных напряжений не имеет практического смысла, так как их огромные величины способны дезориентировать проектировщика. Всегда имеют место зоны, где остаточные наприжения оказываются выше допускаемых. Сумма остаточных напряжений и напряжений от основных нагрузок окажется недопустимо большой. Приходится полагаться на большой мировой опыт эксплуатации ие только сварных, но и литых, прокатных и других конструкций, имеющих большие остаточные напряжеиня, ие учитываемых при расчетах прочности [22]. [c.362]

Остаточные сварочные напряжения не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на сопротивление разрушению прп статических нагружениях элементов конструкции, если металл обладает способностью к пластической деформации. При низких T JuiepaTypax они резко (в 1,5—2 раза) снижают статическую прочность. Остаточные напряжения в готовых конструкциях снимают препмущес-твенно тер.мической обработкой — отпуск при повышенной температуре (650 С) всего изделия в печи плп местных зон сварного соединения токами высокой частоты. [c.57]

Для устранения остаточных напряжений иногда конструкцип подвергают отжпгу в тер.мической печи. В большинстве случаев он не оказывает положительного влияния иа прочность. Применение отжига часто вызывает понижение пределов текучести, выносливости и прочности сварных конструкций. [c.63]

Сварные конструкции имеют ряд особенностей, которые могут отрицательно влиять на их прочность и эксплуатационную надежность. Основными из них являются монолитность, повышенная чувствительность к геометрическим концентраторам напряжений и к хрупким разрушениям, изменение исходных свойств основного материала в зоне сварного шва, а также остаточные деформации и напряжения. Влияние этих факторов можно исключить выбором правильной схемы конструкции, рациональным конструктивным ск юрмлением узлов и соединений, правильным выбором основного и сварочных материалов и назначением оптимальной технологии заготовительных, сборочных и сварочных операций. [c.319]

Влияние остаточных сварочных напряжений на прочность сварных соединений и конструкций. Напряжения, возникающие при сварке, часто достигают в отдельных участках сварного соединения величины предела текучести. Иначе говоря, в сварном изделии действуют напряжения, превышающие допускаемые, еще до пршожения к ней полезной нагрузки. Прочность сварной конструкции может оказаться выше расчетной, когда остаточные сварочные напряжения и рабочие напряжения разного знака взаимно компенсируются. При этом остаточные сварочные напряжения являются резервом повышения прочности сварной конструкции. [c.355]

Совещание, проведенное Институтом металлургии АН СССР в 1957 г., подвело некоторые итоги взглядам на природу и влияние остаточных напряжений на прочность сварных конструкций в эксплуатации. Оно констатировало, что в тех случаях, когда сварные соединения, несмотря на образование в них остаточных напряжений большой величины, сохраняют пластические свойства, они не оказывают влияния на прочность при статических и ударных нагрузках, но могут оказывать влияние при переменных. Это влияние может быть отрицательйым и положительным для прочности. С этих позиций применение отжига при Т = 600 650° С для устранения остаточных напряжений в сварных конструкциях из малоуглеродистых сталей, как правило, нецелесообразно. [c.294]

Прочность при переменных нагрузках. Остаточные напряжения могут оказывать как отрицательное, так и положительное влияние на прочность сварных соедине1П1Й и конструкций при переменных нагрузках. -Эти вопросы подробно рассмотрены на стр. 65—71. [c.63]

В подавляющем большинстве сварных конструкций из малоуглеродистых сталей остаточные напряжения не устраняются, так как широкая практика эксплуатации и экспериментальные исследования показали, что они не оказывают вреднего влияния на прочность конструкции. [c.209]

Существенное влияние на прочность сварных конструкций при усталостных нагрузках оказывают свойства металла околошовной зоны. Как правило, предел текучести металла в ней повышается. Это приводит к тому, что при обычных знакопеременных нагруже- иях с преобладанием растягивающих напряжений над сжимающими в зонах швов малоуглеродистых и в ряде низколегированных. сталей, упрочненных сваркой, при достаточно высокой пластичности остаточные напряжения не только не понижают предел выносливости, но, наоборот, в некоторых случаях повышают. Последнее относится только к сварным элементам относительно небольших 1Т0ЛЩИН при отсутствии факторов, снижающих пластические свойства металла (главным образом концентраторов напряжения, ску-чивания и пересечения швов, а также низкой окружающей температуры). [c.256]

Большое число исследований по изучению влияния остаточных напряжений на усталостную про1чность было проведено ЦНИИС и НИИМОСТ и других организациях. Установлено, что остаточные напряжения снижают долговечность (количество загружений до образования разрушения) сварных конструкций только в том случае, если конструкция имеет зоны со значительными концентраторами напряжений и работает под нагрузкой при относительно малом значении номинального напряжения (например +800 кГ/см или 0+1200 кГ/см ). В этом случае высокий отпуск, несколько повышая усталостную прочность, увеличивает долговечность конструкции, в особенности при загружении симметричным циклом г = —1. [c.318]

Остаточные напряжения первого рода представляют собой систему сил, взаимно уравновешенных. Этим, по-видимому, определяется особенность их влияния на прочность. Первоначально высказывался тезис об отсутствии какого-либо влияния остаточных напряжений на прочность и несущую способность сварных конструкций при действии статических нагрузок в случае пластического состояния материала, но с оговоркой, что они могут оказывать некоторое влияние на щючность при переменных нагружениях и ударе [217, 243 . [c.318]

В сварных конструкциях источником разрушения в большинстве случаев служат концентраторы напряжений или несплошности шва (дефекты), отличные от трещин. В соответствии со схемой на рис. 10.1.5, процесс разрушения включает этапы зарождения трещины (точка А), ее подрастания в пределах зоны влияния формы концентратора (участок АВ) и дальнейщий рост до наступления предельного состояния. При оценке долговечности конструкции или ее остаточной прочности в процессе эксплуатации целесообразен учет каждого из этих этапов. [c.362]

В отношении влияния сварных соединений на работу тонкостенных конструкций необходимо отметить два отрицательных фактора сварочные деформации в зонах швов, увеличивающие несовершенства формы оболочки остаточные сварочные напряжения в сварных швах и прилегающих зонах. Они могут заметно снизить несущую способность, особенно при работе на устойчивость, а следовательно, потребовать дополнительных ватрат массы на их компенсацию. Поэтому создание надежных сварных тонкостенных конструкций является комплексной задачей, при решении которой проектант должен обеспечить прочность и технологичность. В качестве рекомендаций для тонкостенных конструкций отметим следующее необходимо стремиться к уменьшению сварных соединений располагать швы в местах, где конструкция менее чувствительна к несовершенствам применять стыковые швы. [c.369]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...