Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Мосты, краны, подкрановые балки, экскаваторы и многие другие конструкции загружаются с меньшей частотой, Поэтому долговечность сварных соединений таких конструкций при М с' 5 млн. 105 ."-! ! е Ц е а ейх ! + М с с и Соединения Г1рнкрепленяя кон руктнвяых вязухсших лементов с флан- ст говыми н с швами э -4 и р А с лобовыми и!Вами ~ стыковые 60 — 90 20 — 95 Ю е а Механическая зачистка швов 0 — ЗО 60 — 80 1Π— 20 Зз — ссп Зз — 220 Электродуговая обработка псвов зо х о 'ь ! ! л с» ! ю 4 ! ! " "ъ 90 — 200 Высокий отпуск ЗО! 0 с ь .! ! Предварительная статическая пе- регрузка 40 Поверхностный наклеп пневмомолотком, многобойковым устройством я т. и 255 25 — 75 ЗО Шб 05 — 55 40 — ШО 00 20 — 40 йо ЬΠ— 105 ~ 45 — з Точечный и местный нагрев Точечное н линейное пластическое обжатнс 70 — 90 75 — 120 !о-125 Импульсная обработка Ф Ф Чс %~ ч '.4 '„: ~~ х о ~~ е! ох хх су х и а с.
1 Имай х х ах аале. ~х с" х се хо х хо х .ххх оо о о! я -Мох сч м е! о хо И ° а !- со Ф а2мЯ 'хх х о 5 хомо ес! с! сх я4 сс хоол а'хе о ~х х хохх а '. ох и х м о . ° х ас о 'ч Л х „4 О. ° хо са ох хсх И ~хьхох а8= "' о х х о о Пчохх о.х с! о о х !'- х х о о о а се Х х Ф о И ес, аохх мои Мс л ххх 6! а~ х сз с,! хох а Ихю х ххх л е! и ~хя ес ~ х хоо 2 о еезх иоо ххо ахо" с.
о ! хоих хсзр сеХ се Ф со х Я и -х х ! о х их сь х х и' 1)~% . оа" х о М Р Ф з х дЯхх ! е! Хо хсс о и" о„и .„о и хи х ю Л ю ~охх х" ~ ~с о о,х х доз хо Яе х аоз хх хх х оз х о~, х Сопротивление устилосги при л!ногоцикловои нпгрудеении циклов должна оцениваться с учетом влияния частоты испытаний образцов. В тех случаях, когда частота испытаний отличается от эксплуатационной, в результате испытаний следует вводить соответствующие поправки.
Поскольку сварные образцы чаще всего испытывают на частотах 300 — 1800 цикл/мни, полученные долговечности рекомендуется понижать в 2 — 2,5 раза, а ограниченные пределы выносливости на 3 — 4 кгс/мм'-. Пределы выносливости, установленные при испытаниях сварных образцов на больших базах 15 — 10 млн. циклов), для практических целей можно принимать без поправок. Сопротивление усталости сварных соединений в исходном состоянии зчачнтельно ниже выносливости основного материала.
Пределы выносливости необработанных стыковых соединений могут составлять лишь '/,, а нахлесточных соединений ~/4 — ~/а пределов выносливости основного металла. Поэтому в некоторых случаях возникает необходимость в использовании мер, повышающих сопротивление усталости соединений. Оценка эффективности известных способов и разработка новых методов повышения выносливости сварных соединений выполняются по данным специльных экспериментальных исследований. Сопоставление и обобщение результатов этих исследований позволяют установить )17) рациональные области применения отдельных способов обработки и выделить наиболее эффективные (табл.
7). 7. Повышение пределов выносливости (в %) сварных соединений низкоуглеродистых и низколегированных сталей после различных видов обработки р и и е ч а н и е. В числителе приведены пределы выносливости пря г = — 1, нателе — при г = О. 107 Сопротивление усталости при многоцихловом нагрухсении 106 Прочность сварных соединений при переменных нагрузках (48) где и; — число циклов, воспринимаемое на 1-м уравне напряжений о~, 'У; — предельная долговечность при напряжении о~,' 2) в координатах о,„, о,„зависимость предельного напряжения о, откоэффицнента асимметрии цикла т выражается уравнением оь о,=— 1 — Ь' ' (49) где о„— среднее значение предела выносливости при г = 0; й — тангенс угла наклона линии предельных напряжений к оси о (для сварных соединений с вытн1 сокими остаточными напряжениями й = 1).
Переменные эксплуатационные нагрузки представляются стационарным случайным процессом, о свойствах которого судят по одной достаточно продолжительной реализации. Весь диапазон изменения напряжений делят на р уровней с одинаковыми промежутками между ними и считают, что оа,ь„~ отвечает уровню ( Однако универсальных способов повышения сопротивления усталости сварных соединений всех видов при различных условиях их переменного натруженна ие существует. Из способов общей обработки конструкции или ее отдельных элементов наибольшего внимания заслуживают высокий отпуск и предварительная перегрузка конструкций. Эти два способа как бы дополняют друг друга. Если высокий отпуск эффективен в области знакопеременных напряжений и более заметно повышает сопротивление усталости соединений с невысокой концентрацией напряжений, то предварительная перегрузка, наоборот, обеспечивает лучшие результаты в области однозначных переменных напряжений и в случае применения сварных соединений с повышенной концентрацией напряжений.
Способы местной обработки соединений, повышающие выносливость за счет наводимых сжимающих остаточных напряжений, для большинства соединений оказываются более действенными, чем способы, основанные на снижении концентрации напряжений. Исключение составляют стыковые соединения, для которых механическая зачистка и электродуговая обработка (сглаживание швов в местах перехода на основной металл с помощью аргоновой горелки и вольфрамового электрода) являются столь же эффективными мерами, как и поверхностно пластическое деформированне. Поверхностный наклеп наряду с широким применением в машиностроении для упрочнения деталей машин использовался для повышения сопротивления усталости сварных рам тележек подвижного состава и сельскохозяйственных машин, мостовых кранов, сварных швов трубопроводов и других изделий ]4].
Перспективным может оказаться импульсный способ обработки. Существенно повышая сопротивление усталости сварных соединений, этот способ не снижает их стойкос и при хрупких разрушениях. Для большинства металлоконструкций машин и сооружений характерен либо нестацнонарный режим нагружения с меняющейся амплитудой напряжений, либо двухчастотный вид нагружения. Применительно к расчетам на усталость сварных соединений имеется несколько предложений по приведению нестационарного нагружения со случайной изменчивостью как максимальных о ,„, так и минимальных о ~„ напряжений к эквивалентному стационарному режиму нагружения о,.
Однако решения относятся к тому случаю, когда кривые усталости могут быть выражены функцией типа (15) и'" У = сопз1 ° В более общей постановке, когда уравнение кривой описывается экспоненциальным уравнением (47), задача рассматривается в работе [14]. При ее решении принимается: 1) гипотеза Пальмгрена-Майнера о линейном характере накопления усталостного повреждения или располагается между уровнями 1 и (1 + 1), а о„,,„ 7 соответствует уровню ]1 или находится между уровнями / и (1 + 1). Любая последовательность циклов т",кого процесса представляется в виде ]] и;~ ]] матрицы.
Если матрица определена по достаточно продолжительной записи процесса изменений напряжений в эксплуатационных условиях,то отношение числа циклов п~у с экстремальными значениями о и о .. к полному числу циклов п определит вероятность появления ~аких гпах ~ пппу циклов в процессе. С увеличением числа уровней уменьшается интервал Ьо м.жду соседними уровнями и при Ьа -~ 0 ]] пу ]] матрица, нормированная по полному числу циклов, переходит в двухмерную функцию плотности вероятностей Ф (о,„, о .) появления минимума на 1-м уровне после максимума на /-м уровне. Зная спеху зависимость общего числа циклов и от времени Т, можно определить число циклов изменения напряжений от о,„,. до о~,„7 за это время: (50) В работе (14] получено следующее общее выражение для определения предельного состояния: (51) где А= — В; 1д ~'"'(1 — й.;) йго — расчетное сопротивление усталости прн г = О.
В том случае, когда расчет св выполняется по эквивалентному напряжению (оь с. Ь',), его значение рекомендуется определять по формуле (52) о,=о, ехр и;+В $ Другой вид нагружения — двухчастотный (или в общем случае — полигармонический) характерен тем, что на деталь или элемент конструкции одновременно воздействуют два (или более) вида переменных напряжений, существенно отличающихся своими частотами.
Такие нагруження могут испытывать транспортные машины, корпуса реакторов, барабаны котлов, лопасти колес гидротурбин (рис, 19, а), мосты (рис, 19, б), подкрановые балки, антенно-мачтовые сооружения и многие другие изделия (рис. 19). В этих машинах и сооружениях высокочастотные составляющие чаще всего порождаются вибрациями механического, гидродинамического или иного происхождения.
При определении ресурса большинства изделий и конструкций отрицательное воздействие вибраций часто либо совсем не учитывается, либо учет этого воздействия сводится только к увеличению амплитуды основного переменного напряжения на незначительную величину, отвечающую высокочастотной составляющей цикла о,, (рис. 20). Простое увеличение амплитуды одночастотного нагружения неэквивалентно воздействию двухчастотного нагружения. Даже в том случае, когда двухчастотный режим нагружения при изгибе с вращением заменяется одночастотным с размахом напряжений, равным максимальной величине изменения высокочастотной составляющей (рис. 21), долговечность в первом случае оказывается более низкой, чем во втором, Эти результаты указывают и на то, что для описания накопления уста- 108 ох х х х м «с х и а. г х ~~! ~ ох«с хох х 8 м ~3 о х~ о .
~~,о д о с«4 охх «.ха о х х д хм о ге 4:г хх а.с~ о я хх х г хс« се д со х х Ф хох а с« .О О д х х х охо хэо амм а о х а <« х Б о. Осе х По Рис. 19. Изменение напряжений, установленное с помощью осциллографн рован и я: о — в лопасти колес гидротурбины; б и в — соответственно в главной балке и раскосе железнодорожного моста х ~, «с 63 о х сх я хо «с д о х о о х х х х с« д а о х х "о х сн 63 х х х «, о Е[ х со ) Ф о О х х х о4 о«д о с« с'х О3 КЗ х ! я со о о !! " ! „О а а ссс " !! и о о сс со Г~6 д о. х 5~- ! со М П":1 б б со !! Я «с д и Ф « и 4Х О" о а сО а и с !! и Рис, 20. Амплитуды моноциклового и двухчастотного нагружений Прочность сварных соединений при переменных нагрузках лостного повреждения при двухчастотном нагружении нельзя пользоваться гипо тезой Пальмгрена-Майнера. Изменение долговечности при двухчастотном нагружении в основном определяется амплитудными и частотными соотношениями действующих нагрузок [! — 3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
