Концентрация напряжений в сварных соединениях при упругих деформациях

Полученные значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений доказывают, что в наиболее нагруженной зоне сварного соединения при номинальных напряжениях, соответствующих пределу пропорциональности, возникают упругопластические деформации. При атом величины коэффициентов концентрации напряжений и деформаций должны быть скорректированы с учетом выхода материала за пределы упругости. [c.173]

В табл. 3.3.4 приведены вычисленные на основе интерполяционного соотношения Нейбера а = КзК значения коэффициентов концентрации напряжений Кз и деформаций для сварных соединений исследованных труб. Для вычисления значения упругопластических коэффициентов Кз и К , кроме известных значений упругих коэффициентов концентрации ац, необходимо знать зависимость между напряжениями и деформациями для циклического упругопластического деформирования. Так как испытанные материалы оказались циклически стабилизирующимися, расчет производился согласно кривой стабильного состояния. При этом в связи с уменьшением сопротивления деформированию за пределом упругости металла (снижение упрочнения) значения коэффициентов концентрации напряжения Кз уменьшались по срав- [c.174]

Таким образом, на стадиях проектирования, изготовления и монтажа сварных конструкций необходимо принимать меры по уменьшению влияния сварочных напряжений и деформаций. Нужно уменьшать объем наплавленного металла и тепловложение в сварной шов. Сварные швы следует располагать симметрично друг другу, не допускать, по возможности, пересечения швов. Ограничить деформации в сварных конструкциях можно технологическими приемами сваркой с закреплением в стендах или приспособлениях, рациональной последовательностью сварочных (сварка обратноступенчатым швом и др.) и сборочно-сварочных операций (уравновешивание деформаций нагружением элементов детали). Нужно создавать упругие или пластические деформации, обратные по знаку сварочным деформациям (обратный выгиб, предварительное растяжение элементов перед сваркой и др.). Эффективно усиленное охлаждение сварного соединения (медные подкладки, водяное охлаждение и др.), пластическое деформирование металла в зоне шва в процессе сварки (проковка, прокатка роликом, обжатие точек при контактной сварке и др.). Лучше выбирать способы сварки, обеспечивающие высокую концентрацию тепла, применять двустороннюю сварку, Х-образную разделку кромок, уменьшать погонную энергию, площадь поперечного сечения швов, стремиться располагать швы симметрично по отношению к центру тяжести изделия. Напряжения можно снимать термической обработкой после сварки. Остаточные деформации можно устранять механической правкой в холодном состоянии (изгибом, вальцовкой, растяжением, прокаткой роликами, проковкой и т.д.) и термической правкой путем местного нагрева конструкции. [c.42]

В последние годы привлекает внимание возможность экспресс-диагностики зон концентрации напряжений в элементах конструкции по методу Дубова - магнитной памяти [6], основанному на анализе распределения магнитных полей рассеяния, отображающих структурную и технологическую наследственность металла изделий и сварных соединений. В методе используется магнитострикционный эффект, возникающий при упругом и упруго-пластическом воздействии на материал в магнитном поле Земли. Он не дает количественной оценки уровня действующих напряжений. При возникновении у дефектов и трещин зон упруго-пластической деформации метод магнитной памяти проявляет себя как дефектоскопический. [c.10]

В металле, подвергнутом сварке, возникают необратимые физико-химические процессы, определяющие надежность конструкции в целом. Под действием сварки происходит а) изменение свойств металла вследствии процессов плавления и кристаллизации в сварном шве, структурных, фазовых изменений и разупрочнения в зоне термического влияния б) ухудшение напряженного состояния ввиду возникновения полей собственных упругих остаточных напряжений и пластических деформаций, геометрической технологической и конструктивной неоднородности в) концентрация в зоне сварного соединения различного вида неоднородностей — химической, структурной, фазовой собственных напряжений и деформаций геометрической, связанной как с опасностью возникновения технологических концентраторов, так и наличием конструктивных концентраторов. Как следствие указанных видов неоднородности возникает неоднородность механических, электрохимических и физических свойств, что определяет повышенную чувствительность сварных соединений к воздействию эксплуатационных сред, особенно в условиях сложного напряженного состояния. [c.122]

Разрушение металлов чаще всего наступает на завершающей стадии холодной пластической деформации. Для деформации и разрушения сварных соединений возникновение и развитие микропластической деформации в отдельных кристаллитах имеет серьезное значение, и, в частности, может быть одной из основных причин появления холодных трещин, которые образуются в различных зонах сварных соединений (в основном в зоне теплового влияния) через различные интервалы времени после завершения сварки. Для возникновения трещин необходимо наличие усилий, вызывающих упругую и локальную, или микропластическую деформацию. В ненагруженном сварном соединении такими усилиями являются остаточные сварочные напряжения. Поэтому все явления, ведущие к повышению уровня остаточных сварочных напряжений, способствуют появлению холодных трещин. Это может быть большая скорость охлаждения, концентрация и пересечение сварных швов, жесткие и замкнутые контуры сварных участков, резкие переходы сечений, локализация нагрева. Принимая меры к устранению указанных факторов, можно предотвратить появление холодных трещин. [c.8]

Значения коэффициентов концентрации напряжений аа в сварных соединениях при упругих деформациях могут быть получены на основании данных упругого расчета, а также результатов экспериментальных исследований. В табл. 4 для некоторых основ-278 [c.278]

Концентрация напряжений в сварных соединениях при упругих деформациях [c.82]

Для перехода от значений внешних нагрузок (номинальных напряжений) к локальным напряжениям и деформациям необходимо располагать в соответствии с нормами расчета энергетических конструкций на малоцикловую усталость [2] значениями кэффициен-тов концентрации напряжений (при упругих деформациях) и коэффициента концентрации деформаций К , если местные напряжения превышают предел текучести материала. Если для геометрических концентраторов напряжений типа отверстий, галтелей, выточек и т. п. такие данные в области упругих деформа ий широко представлены в работах [3, 4], то применительно к сварным соединениям строительных конструкций такая систематизация до настоящего времени отсутствует. В связи с этим были проведены исследования зон концентрации напряжений и деформаций в стыковых и угловых швах при простейших способах нагружения (растяжение, изгиб) с применением [5] методов фотоупругости и фотоупругих покрытий. При исследованиях варьировались следующие величины, характеризующие геометрию сварного шва и определяющие уровень концентрации напряжений для стыковых швов — относительная высота наплавленного металла к его ширине q e, относительная ширина шва е/5, радиус перехода р и толщина свариваемых пластин з для угловых швов — соотношение катетов, радиус перехода р и толщина з. Диапазон изменения этих параметров был выбран на основе стандартных допусков на геометрию швов, выполненных ручной дуговой сваркой плавящимся электродом, автоматической и полуавтоматической под слоем флюса и дуговой сваркой в защитных газах. Было принято, что в стыковых сварных соединениях относительная высота валика шва не превышает 0,7, а относительная ширина шва находится в пределах 0,03 е/з 3,4. С увеличением толщины свариваемых пластин относительная высота и относительная ширина шва. [c.173]

В таких условиях первоначальная концентрация напряжений, наблюдающаяся в различных сварных соединениях, не может оказывать влияния на их прочность, так как в процессе развития пластических деформаций происходит выравнивание напряжений, и к моменту разрушения сварного соединения напряжения в его опасном сечении полностью выравниваются. В связи с этим прочность многих различных по форме соединений, характеризующихся различной степенью концентрации напряжений в упругой стадии их работы, при испытании статической нагрузкой оказывается одинаковой. Это подтверждается многочисленными испытаниями сварных соединений. В частности это следует и из результатов, приведенных в табл. 6, полученных при испытании соединений, выполненных из стали марки М16С, применительно к условиям, характерным для сварных мостовых конструкций [16]. Эти данные показывают, что прочность различных по форме образцов при статической нагрузке является одинаковой во всем диапазоне изменения температур, возможных в реальных условиях. По этим данным можно также видеть, что предел прочности и предел текучести при понижении температуры несколько повышаются, тогда как характеристики пластичности (6 и г])) соответственно понижаются. В образце с отверстием, который характерен для клепаных конструкций, пластические деформации значительно меньше, чем в образцах со сварными соединениями. Это объясняется тем, что в образце, ослабленном отверстием, деформации концентрируются на очень коротком участке в районе ослабления. [c.63]

Прн динамических испытаниях разрушение обыч1Но происходит в результате накопления остаточных деформаций в зоне наибольшей концентрации напряжений при многократном нагружении сварных соединений сверх предела упругости материала. Разрушение при испытаниях точечных соединений на статическую выносливость чаще всего происходит от вырыва точек по околошовной зоне, а в многорядных соединениях — от разрыва листа по границе сварных точек. На фиг. 137 представлены кривые статической выносливости точечных соединений [c.203]

Подход с использованием решений, известных в теории упругости, получил значительное развитие в работах Д.И.Навроцкого [203]. Сварное соединение расчленялось на несколько простейших геометрических фигур, к каждой из которых по границам расчленения прикладывались нагрузки. Используя известные из теории упругости решения для этих фигур и удовлетворяя условию равенства напряжений по плоскостям расчленения, можно определить напряжения. В книге [203] использовался упрощенный подход. Например, для случаев стыкового и нахлесточного соединений (рис.5.2.6,б,в) к полосе прикладывались некоторые касательные силы Т. Решающим для правильного определения коэффициента концентрации напряжений являлось корректное задание эпюры касательных сил и в особенности у ее концов, что должно отражать влияние радиуса за1фугления р в местах перехода шва к основному металлу. Для точного решения задачи характер эпюры должен выявляться по ходу решения при удовлетворении совместности деформаций по границам расчленения. Закон изменения принимался как известный. Так, например, в [203, с. 149] он принят в шде кубичной параболы, что предопределяет неточности такого подхода. В этом случае с его помощью можно провести лишь сравнительные исследования тю влиянию отдельных факторов на а . Естественно, что и влияние радиуса р в этом случае также устанавливается приблизительно. [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...