Том 1. Прочность (1041446), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Это означает, что из серии значений К„ найденных и при о ' от, К, — максимальное, которое может быть вообще воспринято металлом данной толщины без разрушения при наличии сквозной трещины. Образная трактовка К, /с~, =— =- ф'л/2)/ 1, остается той же самой, что дана для формулы (3.55). В случае поверхностных (несквозных) трещин оценка нечувствительности металла к концентрации напряжений для монолитных деталей большого сечения также проводится по соотношению (3.55), так как условия плоской деформации здесь могут быть реализованы полностью. В листовых металлах с толщиной выше определенного уровня, различного для каждого отдельного металла, несквозная трещина также может создавать условия для корректного оп еделения К, в рамках линейной (упругой) механики разрушения, т.
е. при напряжениях меньше о,. При большей толщине оценку нечувствительности металла к концентрации напряжений также можно проводить по К, /а,. При малых толщинах оценка по К,/о„ т. е. по силовому критерию, приведет к абсурду, так как при а, ~ ат значения К, будут получаться тем меньше, чем тоньше металл. Чтобы сохранить единство подхода к оценке чувствительности листового металла любой толщины к концентрации напряжений как чувствительных к концентрации, так и нечувствительных материалов, следует при о,р ~ а, переходить к деформационному критерию механики разрушения р'р и давать оценку по отношению(1'р/ет)(1'л/2). При сг„~ от оценку можно давать как по К так и по " ир т С1 ак и по ", потому что результаты будут получаться одинаковыми.
Вычисление Г при а ) от производится по тем же формулам, что и К, но вместо среднего расчетного напряжения в ослабленном сечении образца берется средняя деформация в,р, определение которой в частном случае при изгибе надрезанного с одной стороны образца может быть проведено по формуле (3.41). Имея металлы с разными свойствами (при этом могут быть представлены образцы разной толщины), можно расположить их по критерию К, /о,или (Рр/ет)ф' л/2) в ряд нечувствительности к концентрации напряжений. В практическом плане следует, однако, иметь в виду, что один и тот же металл разной толщины будет иметь разную чувствительность к сквозной трещине, но может иметь одинаковую чувствительность к несквозной трещине.
В образцах с несквозной трещиной при одинаковой чувствительности и одинаковой относительной глубине трещины металл меньшей толщины будет разрушаться при больших напряжениях и больших деформациях, чем тот же металл большей толщины. Это отражает влияние толщины как конструктивного фактора, потому что на малой толщине невозможно иметь трещину более глубокую, чем толщина металла, В случае нетрещиноподобных дефектов самой разнообразной формы область нечувствительности металла к концентрации напряжений для конкретной толщины и конкретного сварногосоединения оценивают по среднему разрушающему напряжению. Если оно составляет не менее 0,95о„, то соединение считается нечувствительным к концентрации напряжений при наличии данного концентратора. На рис. 3.42 показаны кривые изменения прочности сварных соединений с различной глубиной непровара при испытаниях их на растяжение.
Если снижение прочности происходит прямо пропорционально уменьшению площади поперечного сечения соединения, т. е. о,.р р остается примерно постоянным, а а„сни- 5 Г. А, Николаев и др 129 жается по прямой (линии 1), то такое сварное соединение условно считают нечувствительным к концентрации напряжений. Если снижение прочности происходит непропорционально изменению поперечного сечения (кривые 2), то такое соединение считают чувствительным к концентрации напряжений. Такой подход к оценке чувствительности сварных соединений к концентрации напряжений практикуется на базе аппарата теории концентрации напряжений. бв ДУРа Н-548 ХНА ит оаа 1О гп эо 4Э ЭО ЭЭ Глувана неправара Рис. 3.42.
Зависимость прочности сварных соединений от глубины непровара Следует, однако, отметить, что постоянное или мало изменяющееся о,.р еще не свидетельствует о том, что металл или сварное соединение никак не реагируют на изменение коэффициента концентрации напряжений. На рис. 3.43 кривая 1 показывает зависимость условного напряжения от деформации в гладком образце при статическом нагружении. При наличии небольшой концентрации напряжений зависимость среднего напряжения от средней деформации того же металла выразится кривой 2. В момент разрушения в точке Сг средние напряжения могут оказаться выше временного сопротивления, хотя средняя деформация е,р р при этом будет существенно.ниже, чем у гладкого образца. Прй увеличении концентрации напряжений (кривая а) снижается не только средняя деформация, но и среднее разрушающее напряжение в точке С .
Степень снижения среднего разрушающего напряжения будет зависеть в каждом конкретном случае от свойств материала и уровня концентрации напряжений. 130 Хотя дефекты и концентраторы в сварных соединениях многообразны, возможна их некоторая схематизация и унификация. Такие дефекты и концентраторы, как неправильной формы трещины, непровары, несплавления, шлаковые и окисные включения, цепочки близко расположенных пор, подрезы, царапины, места перехода от наплавленного металла к основному, вытянутые в длину и расположенные своим большим размером и средней плоскостью перпендикулярно силовому потоку, могут быть сведены к некоторой эквивалентной длине трещины д 1см.
формулу (3.35)1, если допустить возможность образования в острие дефекта трещины небольшой длины А1, порядка десятых долей миллиметра. Микроскопические исследования показывают, что во многих случаях, хотя далеко не всегда, эти концентраторы действительно СОдЕржат КОрОтКИЕ трЕщИНКИ. С 2 х Св Методы расчетной оценки работоспособности сварных соединений и конструкций в Хс присутствии трещины интенсивно разрабатываются и совершенствуются.
Оценка работоспособности конструкций в присутствии трещины или острого концентратора сво- е дится к определен"ю Ряда рис. 3.43. Зависимость средних напряжекоэффициентов запаса исрав- ний от средних деформаций при растянению их с предельно до- женин образцов с различной степенью пустимыми, Числовые зна- концентрации напряжений чения коэффициентов запаса устанавливаются отраслевыми документами, например рекомендательными техническими материалами ЦНИИТмаша. В расчетах могут использоваться коэффициент запаса по прочности (по среднему разрушающему напряжению) и = о,р р/о,; коэффициент запаса по пластичности (по средней разрушающей деформации) и, = е,„„lь,; коэффициент запаса по критическому размеру дефекта й, =- 1„11„коэффициент запаса по критическому числу циклов нагружения пн —— Н, 1И,; коэффициенты запаса по трегциностойкости, устанавливаемые по коэффициенту интенсивности напряжений — и„=- К,/К, и по коэффициенту интенсивности деформаций — пм = 'крЮ,.
В указанных выше соотношениях: о„в,— максимальные средние напряжения и деформации в расчетном сечении в период эксплуатации изделия или при его испытании; 1, — критический размер дефекта (трещины), вызывающий разрушение при о = о,; 1,— фактический размер дефекта (трещины) в изделии, который в процессе эксплуатации может изменяться от начального размера 1,„ до конечного 1,, за счет своего подрастания при циклических нагрузках с числом циклов в период эксплуатации Лг„ уяр— число циклов нагрузок, вызывающих подрастание трещины до кри- 131 тического размера 1,р, сг,рр е рр разрушающие средние напряжения и деформации в расчетйом сечении при наличии в нем трещины 1, (в начале эксплуатации — 1, „, в конце эксплуатации — 1, „); К„ 1', — коэффициенты интенсивности напряжений и деформаций в период эксплуатации изделия или при его испытании, вычисленные по о„е, и 1, (1, „или г, „); К„(гр — критические коэффициенты интенсивности напряжений и деформаций при 1, (1,, или 1,,).
Для выполнения поверочных расчетов во всех указанных выше вариантах необходимо располагать следующими данными: 1. Экспериментальными значениями средних разрушающих напряжений гт,р и средних разрушающих деформаций е,р р, а также К, ба и $'р во всем возможном диапа- зоне изменения размера трещины 1 "с с учетом ее геометрических соотношений и положения (поверхностная трещина, сквозная) (рис. 3.44). 2. Экспериментальными (или расчетными) зависимостями подрастания трещины ЛУ от числа циклов Лг при разных ЛК, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
