Том 1. Прочность (1041446), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Удлинение образца Л при уменьшении х также сначала уменьшается, но затем, когда реализуется повышение прочности, Л возрастает, поскольку в пластическую деформацию в большей мере вовлекается основной металл. При испытании соединений с мягкой прослойкой на изгиб до разрушения разрушающий момент Мр, при котором появляются трещины в прослойке, не зависит от относительной ширины прослойки х. Это можяо объяснить тем, что разрушение при изгибе не связано с образованием шейки и изменением размеров попереч'- ного сечения. Поэтому касательные напряжения, действующие вблизи границ мягкой прослойки, хотя и влияют на процесс пластической деформации во время нагружения, но не изменяют существенно толщины образца и его момента сопротивления. Разрушение наступает, когда максимальное напряжение в крайнем волокне достигает истиняого разрушающего напряжения металла мягкой ягкпя прилпика Рис.
3.!6. Схематичное распределение напряжений при изгибе полосы с мягкой прослойкой Рис. 3.16. Мягкая широкая прослойка в кольцевом шве цилиндрического сосуда, работакяцего под внутренним давлением р прослойки ар. Если принять, что зависимость напряжения ст от деформации в йри о ) о, имеет линейный характер и к моменту разрушения эпюра напряжений в сечении выглядит, как показано на рис.
3.15, то разрушающий момент равен Мр —— К (ор+ 0,5тт,), (3.17) где Ю' — момент сопротивления сечения; о,— предел текучести металла мягкой прослойки. При работе соединений с мягкой прослойкой в элементах конструкций влияние мягкой прослойки на прочность может несколько изменяться. В сосудах с внутренним давлением р, где тт,„р = 2а„, мягкая прослойка с малой х в кольцевом шве работает аналогично сварному соединению, которое растягивается вдоль прослойки. Пониженной прочности металла прослойки при этой схеме не обнаруживается, так как разрушение происходит вдоль сосуда. Если х велика, то мягкая прослойка удлиняется в окружном направлении сильнее, чем остальная часть сосуда, в результате чего искривляется прямолинейная образующая (рис.
3.16). Разрушение может наступить вдоль образующей сосуда в зоне прослойки вследствие йовышеяной деформации в окружном направлении или даже по окружности из-за дополнительных деформаций изгиба и растяжения вдоль сосуда. Твердые прослойки в кольцевом сварном соединении разрушаются раньше, чем остальная часть сосуда достигает 4 г. А. николаев и др. предельной пластической деформации в окружном направлении. Этот сл чай аналогичен растяжению сварного соединения вдоль шва при наличии в нем твердой прослойки.
Момент разрушения зависит от пластичности твердой прослойки. Мягкая прослойка в продольном шве ведет себя примерно так же, как при испытании образцов на одноосное растяжение с поперечной мягкой прослойкой. Твердые прослойки в продольных швах сосуда, если он сли они не попадают в зону концентрации напряжений, обычно не снижают прочности сосуда. Выше были рассмотрены идеализированные случаи работы соединений с прямоугольнои формои мягких р . р и ослоек. В сварных я по глом к направлению соединениях прослойки могут находиться под у действия сил, иметь произвольную форму .р м попе ечного сечения и иначе влиять на прочность. Однако Д общая тенденция их влияния оказывается такой же, как в случаях, рассмотренных в настоящем параграфе.
Одним из видов неоднородности | механических свойств металла явля- Ф! а ется а н и з о т р о п и я, оиа выражается в различии свойств металла при нагружении его в разных на- С::::::3 правлениях. Различными могут быть 62 пластичность, прочность, ударная вязкость, коэффициент поперечной Рнс. 3.17. Схема Расположения деформации, модуль упругости и дру- гие свойства. Анизотропия металла — возникает чаще всего во время провдоль проката; ОХ вЂ” направление проката. стрелками покааано на катки. Прочность, пластичность, правление действия сил ври испви таниях на растяжение ударНая вязкость как правило выше > р у образцов, вырезанных вдоль проката (рис. 3.17). Во время разрушения трещина, пересекая волокна, встречает большее сопротивление, чем двигаясь вдоль волокон.
Особенно низкими бывают прочность и пластичность металла по толщине листа. При наличии расслоений в металле пластичность отдельных образцов в этом направлении близка к нулю. Во время термической резки или сварки, если усадка металла происходит в направлении толщины листа, в зоне расслоений появляются трещины. Передача растягивающих усилий в направлении толщины может предусматриваться при проектировании сварных конструкций лишь в тех случаях, когда есть полная уверенность.
что используемый металл не склонен к образованию расслоений, а механические свойства в направлении толщины соответствуют уровню, предусмотренному техническими условиями. Анизотропия может выражаться в различном сопротивлении металла пластической деформации, различном упрочнении и, как следствие, в различных коэффициентах поперечной деформации. В этом случае анизотропию можно оценивать по отношению поперечных пластических деформаций Р = е, /е," и Я = е„ /е,' где е, и е," — поперечные пластические деформации соответпа па ственно в направлении длины и толщины проката при растяжении фуазца № 1; е„и е,' — поперечные пластические деформации апл пл при расгяжении образца № 2 (рис.
3.17). Если материал изотропен во всех трех направлениях, то Р = = й = 1. Если материал изотропеи в плоскости и анизотропен в направлении толщины, то Р = /с + 1. У некоторых видов тонко- листового проката титановых сплавов анизотропия выражена сильно, сопротивление пластической деформации в направлении толщины значительно больше, чем в плоскости (Р = тс = 4 —: 7). При двухосном растяжении, например в сферическом или цилиндрическом сосуде давления, металл имеет возможность пластически деформироваться в плоскости листа только при утонении его по толщине.
Ввиду большого сопротивления пластической деформации по толщине прочность при таких схемах нагружения заметно возрастает. Так, максимальное окружное условное напряжение в цилиндрическом тонкостенном сосуде давления из титанового сплава с содержанием 5 % А1 и 2„5 % Яп в 1,5 раза выше, чем максимальное условное напряжение при одноосном растяжении. $4. Механические свойства стыковых сварных соединений из сталей В настоящее время в сварных конструкциях применяются многие марки сталей, различающиеся между собой по химическому составу, термической обработке и механическим свойствам. Столь же значительно и число применяемых сварочных материалов, способов сварки и видов обработки соединений, обеспечивающих необходимые механические свойства сварных соединений.
Целесообразно поэтому рассматривать лишь общие закономерности обеспечения необходимой прочности и пластичности сварных соединений. Свойства сварных соединений зависят от металла шва.и свойств различных зон термического влияния. Для подавляющего большинства сталей удается получить такой химический состав металла шва и его структуру, которые обеспечивают прочность и пластичность металла шва не ниже, а во многих случаях и выше тех же характеристик основного металла. Как правило, этого удается достигнуть непосредственно после сварки, а в некоторых случаях— после термической обработки сварной конструкции.
Свойства околошовной зоны в основном зависят от реакции основного металла на термический цикл сварки; на них крайне мало влияет состав металла шва. В большинстве случаев, в особенности для сложнолегированных сталей, чувствительных к термическому циклу сварки, задача обеспечения необходимых механических свойств сварных соединений сводится к достижению необходимых свойств металла в зо- нах термического влияния сварки.
Существуют определенные ВОЗ- можности за счет регулирования термического воздействия сварки получить свойства зоны термического влияния, обеспечивающие равнопрочность и достаточную пластичность сварного соединения по сравнению с исходным основным металлом. В ряде случаев для высокопрочных и сложнолегированных сталей необходимо проЮ- дить термическую обработку отдельных сварных деталей или всей конструкции, чтобы устранить последствия отрицательного влияния термического цикла сварки на свойства околошовной зоны.
Кратко рассмотрим пути обеспечения необходимой прочности и пластичности металла шва. Как указывалось в гл. 1 и 2, для уменьшения многообразия рассматриваемых марок сталей в строительстве они классифицированы независимо от химического состава на классы. Таблица 32 Механические свойства наплавленного металла и стыковых сварных соединений Механические свойства сварного соединения при применении электродов диаметром 2,5 мм и менее Механические свойства металла шва или на- плавленного металла при применении электро- дов диаметром более '2,5 мм Тип элек- трода временное сопротивление г разрыву пв, Мпа временное сопро- относительное тивление раз- удлинение рыву и, Мпа о ударная вязкость а мд>кум! угол загиба а', град нс менее не менее 30 120 180 120 150 90 150 140 340 420 420 460 460 500 500 550 Примечание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
