Том 1. Прочность (1041446), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Отпуск при температуре 650 сС, устраняющий остаточные напряжения, вызванные сваркой, как правило, не повышает усталостную прочность низкоуглеродистой стали. Это объясняется тем, что отпуск не только устраняет остаточные напряжения, но и изменяет напряжений — усталостная прочность понизилась до 56 МПа. Таким образом, остаточные напряжения могут быть не только вредными, но и полезными. Если в зоне наибольших растягивающих напряжений от внешних нагрузок создать остаточные сжимаю- а,) щие напряжения, то последние Л1117а будут способствовать повыше- гу нию усталостной прочности сварных соединений.
Благоприятные остаточные напряжения 11о 1Я1 сжатия можно создать местной ф пластической деформацией. С этой целью сварные соединения иногда подвергают поверхност- 1Я 0 1г161. ной механической обработке: прокатке роликами или, что ф является более простым и удобным, обдувке дробью, об- 80Ми.
работке пневматическим молот- КОМ ИЛИ ~У~ком пРово~ок УДар- Р 4 14 Вли ни ко с к ии ными методами. При этом в по- усталостную прочность: верхностных слоях металла а — выкружка в целом элементе полосы; прОиСХОдит пластичЕСкая дЕфОр- б — выкружка в приваренном элементе; клеп металла, сопровождающийся повышением о„и, кроме того, образуются остаточные напряжения сжатия. Чем выше коэффициент концентрации напря- 1п',Ф=1б-сааб Рис. 4.13. Рекомендуемое оформление соединений со стыковыми и угловыми швами, работающих под переменными нагрузками до некоторой степени механические свойства металла — снижает предел текучести.
На рис. 4.15, а, б можно видеть различное влияние отпуска на усталостную прочность образцов из низкоуглеродистой стали. При нагружениях в условиях симметричного цикла отпуск полезен, при г = 0 польза его исчезает, при г 0 он может снизить предел выносливости. В зависимости от знака остаточных напряжений действие их также различно. Например, предел выносливости образца из стали СтЗ' с надрезами на кромках при действии отнулевых нагрузок составлял 74 МПа.
При нагреве образца по оси, т. е. при создании в надрезе остаточных сжимающих напряжений, предел выносливости повысился до 110 МПа. В то же время при проковке образца по оси — создании в надрезе растягивающих остаточных 146 0/ бг Ч7а б/ о;. 11170 5 ~55010' Ю1У' 0 10а Е 5 Ф 5б Ю 101Н 10~ Г Ю 450 Рис. 4.15. Результаты испытаний сварных образцов с фланговыми (а) и пересе- кающимися стыковыми (б) швами при переменных нагрузках: 1 — в исходном состоянии; 2 — после высокого отпуска жений в сварном соединении, тем более эффективно применение поверхностной обработки швов.
Эффект повышения предела выносливости сварных точечных соединений достигается их обжатием ковочным давлением при осты- 147 700 100 1И 140 170 100 И 00 ФР 100 1И 140 170 100 И б0 ФР ванин. Проковка повышает сопротивляемость усталостным разрушениям в 1,4 — 2 раза, а при обработке специальными инструментами и скоростной проковке — в 2,2 — 3 раза, Институтом электросварки им Е. О. Патона разработан способ повышения усталостной прочности сварных соединений обжатием посредством взрыва. Вдоль швов укладывают трубки со взрывчатым веществом.
В результате действия взрывной волны усталостная прочность повышается. Выносливость сварных соединений может быть увеличена предварительным их нагружением при одновременном устранении вредных растягива)ощих остаточных напряжений в зоне концентрации. Иногда считают полезным создавать предварительные напряжения в тонкостенных конструкциях и подвергать их вибрации.
При этом остаточные растягивающие напряжения уменьша)отся на несколько десятков процентов, а сопротивление усталостным нагрузкам повышается. 5 5. Несушан способность сварных соединений нри неревтенных нагрузках Таблица 46 Группы элементов и соединений при расчете на усталость по СНиПу. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений Кэ по нормам Минтяжмаша для краностроения Схема соедкиеиия и рас )оложеиис расчетаого сечения г) — а кэ Характеристика сечения )и )а 1,0,'1,0 Основной металл с необработанной прокатной поверхностью и с прокатными, обрезанными или обработанными механическим путем кромками в сечениях вне сварных швов, заклепок и болтов То же, но с кромками, обрезанными газовой резкой: машинной ручной .
Ь Оо О\ х 1 х х хо аа =г хх я о 1,0)1,0 2,0,)1,6 а) 1,8!1,4 )) а, а) 2Д'2,0 а' 149 Расчет прочности сварных конструкций, работающих под переменными нагрузками, производится по марке металла, характеристике цикла г, эффективным коэффициентам концентрации напряжений К, и продолжительности эксплуатации, определяемой числом нагружений. Следует подчеркнуть, что сварные соединения при переменных нагрузках рассчитываются, во-первых, с учетом прочности основного металла, находящегося в зоне сварных швов, где в результате концентрации напряжений прочность существенно снижается, а вовторых, с учетом прочности самого шва.
Единая методика определения прочности сварных конструкций при переменных нагрузках отсутствует. При проектировании строительных конструкций руководствуются нормами СНиПа; разработаны нормативные данные для судостроения, конструирования подъемно-транспортных машин, мостостроения. Указанные нормы имеют некоторые различия, учитывающие особые условия работы. При расчете по СНиПу основное внимание при переменных нагрузках уделяют расчету прочности основного металла в зоне сварных швов, считая, что прочность швов достаточно обеспечена расчетом на равнопрочность основному металлу при статическом нагружении.
При этом эффективные коэффициенты концентрации напряжений учитываются косвенным путем. Каждый тип соединения причисляется к одной из восьми условных групп. Номера этих групп для характерных сварных соединений приведены в табл. 4.6. Целая полоса металла относится к группе 1, при наличии в ней выреза— к группе 1 или 4 в зависимости от радиуса выреза. Металл в стыковых соединениях в месте перехода к необработанному стыковому шву относят к группе 4 или 5, а то же соединение при обработке стыкового шва — к группе 2 или 3. 148 Основной металл с необработанной прокатной поверхностью и обработанными механическим путем кромками при разной ширине в радиусе перехода: г =-200 мм г==10 мм Основной металл в месте перехода к необработанному стыковому шву с усилением, имеюн)им достаточно плавный переход: а) при стьшовании листов одинаковой толщины и ширины б) при стыковании листов разной ширины илн листов разной толщины с плавным переходом Основной металл в месте перехода к стыковому шву, обработанному в атом месте абразивным кругом или специальной фрезои: а) при стыковапии листов одинаковой толщины и ширины б) при стыкованип листов разной толщины или ширины х х х х х х х ххо с.иЗ хчх ххх х х х а аахм о-х о и3 Схема соединения и расположение рас- четного сечения о — и Схема соединения и расположение расчетного сечения а — и Ка Основной металл в месте перехода к поперечному (лобовому) угловому шву: а) при передаче усилия через швы без механической обработки при отношении катетов 1: 1,5 (при направлении большего катета вдоль усилил) то же, при механической обработке перехода от шва к основному металлу б) без механической обработки при передаче усилия через основной металл то же, при зачистке зоны перехода от шва к основному металлу Сварные сечения двугаврового, таврового и других типов, сваренные непрерывными продольными швами: автоматической сваркой при действии усилия вдоль оси шва цо основному ме- таллу 3,2/2,5 1,6/1,2 Обрыв поясного листа сварной балки при уменьшении толщины (ширины) листа к месту обрыва с уклоном 1: 5, без механической обработки поперечного (лобового) шва с соотношением катетов 2 Основной металл в соединениях с фланцами при плавном переходе шва к основному металлу: с глубоким проваром присоединения то же, с механической обработкой перехода от сварного шва к основному ме- таллу 3,2/2,5 Основной металл в соединениях с фланговыми швами, работающими на срез от осевой силы, в местах перехода от элемента к концам фланговых швов независимо от обработки: а) с двумя фланговыми швами б) с фланговыми и лобовыми швами в) при передаче усилия через основной металл г) щеки анкеров для крепления стальных канатов Я' 4,0/3,2 2,0/1,6 Фасонки прямоугольной формы, приварнваемые встык или втавр к элементам конструкций, без механической обработки перехода от фасонки к элементу 2,8/2,0 Основной металл вблизи диафрагм и ребер, приваренных угловыми ц.вами к растянутым поясам балок и элементам ферм: без механической обработки швов, но при наличии плавного перехода от |ннов к металлу при ручной и полуавтоматической сварке то же, при механической обработке швов Фасонки, привариваемые встык пли втавр к стенкам и поясам балок, а также к элементам ферм, при плавной криволинейной форме и механической обработке перехода от фасонки к элементу конструкции, при полном проваре на всю толщину фасонки 1,6/1,2 1,4/1,2 151 150 Характеристика сечения Продолжение табл.
4.6 ~п ~а )а Характеристика сечения Продолжение табл. 4.6 Продолжение табл. 4,6 их 'хх х х » о.а 8 ~ и8 Схема соединения и расположение рас- четного сечения а — а ка Характеристика сечения у = с/(а — ЬГ) (4.4) М у = с/(Ь вЂ” аг), (4.5) 1а с при числе инклоа М Группа соеди ке- нии Ю Класс стали 3 1Г» ~ 1О» ~ » 1О» 3 1Г» З 1О» 1,20 1,30 0,60 0,70 1,2 0,9 1,55 1,85 2,10 0,95 1,25 1,50 1,3 С 38/23 0,95 1,0 2,75 3,50 4,80 2,15 2,90 4,20 1,4 1,2 0,85 12 1,1 1,25 1,45 0,65 0,85 0,9 1,80 2,40 2,75 1,20 1,80 2,15 1,2 1,4 С 44/29 С 46/33 0,95 1,0 3,80 4,80 6,00 3,20 5,40 1,6 1,3 0,85 ге 'а,,'а 152 153 Фасонки прямоугольной и трапециевидной формы, привариваемые к поясам балок внахлестку с обваркой по контур )г нахлестки, без механической обработки зон концентрации напряжений Фасонки трапециевидной формы, привариваемые двумя фланговыми и двумя косыми швами (с соотношением катетов 1: 1 для фланговых и 1: 1,5 для косых швов), при'механической обработке швов на концах фасонок Основной металл трубы у сварного шва, выполненного на подкладно м кольце Основной металл трубы растянутого раскоса при з = бп/1)п = 1/14„где бп и 0п — толщина и наружный диаметр трубы пояса Основной металл трубы растянутого раскоса, когда ут = ар/Оп = 0,4 —: 0,7, гх=45 —;60', то при: з ==: 1/14 1/!4) е-- 1/20 1/20 ) з ~ 1/35 где з = бп/Вп = 1/14, г[р и 0п — наружные диаметры труб раскосов и пояса П р и меч ание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
