Главная » Просмотр файлов » Сварные конструкции (часть 1)

Сварные конструкции (часть 1) (1085844), страница 24

Файл №1085844 Сварные конструкции (часть 1) (Сварные конструкции) 24 страницаСварные конструкции (часть 1) (1085844) страница 242018-01-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Чтобы сохранить единство подхода к оценке чувствительности листового металла любой толщины к концентрации напряжений как чувствительных к концентрации, так и нечувствительных материалов, следует при σкр > σт переходить к деформационному критерию механики разрушения Vp и давать оценку по отноше­нию (VpT)(√π/2). При σкр < σт оценку можно давать как по Kс, так и по Vp, потому что результаты будут получаться одинако­выми. Вычисление V при а > от производится по тем же форму­лам, что и К, но вместо среднего расчетного напряжения в ослаб­ленном сечении образца берется средняя деформация εср, 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 Kcт/σт или(Vp/εт)(√π/2) 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 сварного соеди­нения оценивают по среднему разрушающему напряжению. Если оно составляет не менее 0,95σв, 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. σсрр остщся примерно постоянным, а σв сни 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.

Рис. 3.42. Зависимость прочности сварных соединений от глубины непровара

Следует, однако, отметить, что постоянное или мало изменяю­щееся σtpp еще не свидетельствует о том, что металл или сварное соединение никак не реагируют на изменение коэффициента кон­центрации напряжений. На рис. 3.43 кривая / 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 С. средние напряжения могут оказаться выше временного сопротивления, хотя средняя деформация ε при этом будет существенно ниже, чем у гладкого образца. При уве­личении концентрации напряжений (кривая 3) снижается не только средняя деформация, но и среднее разрушающее напряжение в точке С3. Степень снижения среднего разрушающего напряжения будет зависеть в каждом конкретном случае от свойств материала и уровня концентрации напряжений. 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 g [см. формулу (3.35)], если допустить возможность образования в острие дефекта трещины небольшой длины Δl, порядка десятых долей миллиметра. Микро­скопические исследования показывают, что во многих случаях, хотя далеко не всегда, эти концентраторы действительно содержат короткие трещинки.

Рис. 3.43. Зависимость средних напряже­ний от средних деформаций при растя­жении образцов с различной степенью концентрации напряжений

Методы расчетной оценки работоспособности сварных соединений и конструкций в присутствии трещины интен­сивно разрабатываются и со­вершенствуются. Оценка ра­ботоспособности конструкций в присутствии трещины или острого концентратора сво­дится к определению ряда коэффициентов запаса и срав­нению их _с предельно до­пустимыми. Числовые зна­чения коэффициентов запаса

устанавливаются отраслевыми документами, например рекоменда­тельными техническими материалами ЦНИИТмаша. В расчетах могут использоваться коэффициент запаса по прочности (по сред­нему разрушающему напряжению) пσ = σср.рэ; коэффициент запаса по пластичности (по средней разрушающей деформации) пε=εсррэ; коэффициент запаса по критическому размеру де­фекта пг = lкр/lэ; коэффициент запаса по критическому числу циклов погружения nN = NKp/N3; коэффициенты запаса по трещиностойкости, устанавливаемые по коэффициенту интенсивности напряжений — пк = Ксэ и по коэффициенту интенсивности деформаций — nv = Vp/V9.

В указанных выше соотношениях: σэ, εэ — максимальные сред­ние напряжения и деформации в расчетном сечении в период экс­плуатации изделия или при его испытании; Lкр—критический размер дефекта (трещины), вызывающий разрушение при σ= σэ; — фактический размер дефекта (трещины) в изделии, который в процессе эксплуатации может изменяться от начального раз­мера lэ.п до конечного lэМ за счет своего подрастания при цикличе­ских нагрузках с числом циклов в период эксплуатации Nэ; NKp — число циклов нагрузок, вызывающих подрастание трещины до критического размера lкр; σср.р, εсрф — разрушающие средние напря­жения и деформации в расчетном сечении при наличии в нем тре­щины lэ (в начале эксплуатации — lэ.н, в конце эксплуатации — lэ.K) Kэ Vэ—коэффициенты интенсивности напряжений и деформаций в период эксплуатации изделия или при его испытании, вычислен­ные по σэ, εа и lэ (l.эн или lэ.к); Кс, Vp — критические коэффициенты интенсивности напряжений и деформаций при lэ (lэн или lэк).

Для выполнения поверочных расчетов во всех указанных выше вариантах необходимо располагать следующими данными: 1.

Экспериментальными значениями

средних разрушающих напряже­ний σтср и средних разрушаю­щих деформаций εср р, а также Кс и Vp во всем возможном диапа­зоне изменения размера трещины l с учетом ее геометрических соотно­шений и положения (поверхност­ная трещина, сквозная) (рис. 3.44). 2. Экспериментальными (или рас­четными) зависимостями подрас­тания трещины Δl от числа цик­лов N при разных ΔK, т. е. все­ми необходимыми значениями ко­эффициентов в формуле (3.54) в широком диапазоне ΔK

Рис. 3.44. Схематические зависи­мости 0ср.р, еср_р, Kz и Vp от раз-меса тиешины I

Процедура расчета различна в зависимости от того, отыски­вается ли допустимый размер де­фекта или производится проверка допустимости уже имеющегося дефекта. В последнем случае рас­чет проще. Для отыскания до­пустимого размера дефекта может

быть использован метод последовательного перебора. Рассмотрим порядок расчета при определении допустимости имеющегося де­фекта.

Пусть известны размер и очертания начального дефекта lЬ11 и эксплуатацион­ные и испытательные напряжения σэ. По числу циклов нагрузок N9 за период эксплуатации определяют подрастание трещины и находят lЭК. Для lэ.н и lЭ-К определяют разрушающие напряжения σср„ и разрушающие деформации еср р, используя данные, показанные на рис. 3.44. Находят па, который для конкретных конструкций регламентируется соответствующими нормами. Рекомендуется, чтобы па был не менее 1,75—2,5, если σср р < σт. Если σср р > σт или σэ > 0,8σт, достаточно, чтобы пЕ было не менее 7—15. Определяют nt, nN> nK. По рис. 3.44 при σ Ср. =σэ находят критический размер дефекта /кр, а затем щ. Рекомендуется, чтобы щ был не менее 3—6, если берется начальный размер дефекта 1Э Н) или не менее 2—3, если берется конечный размер 1ЭК. Зная размер начального дефекта и имея данные для определения подрастания длины трещины, по /SiK определяют число циклов N' , а затем и rtv. Значение nN должно быть не менее 10. Коэффи­циент запаса по трещиностойкости пк находят, вычисляя К по формулам линей­ной механики разрушения, т. е. в предположении справедливости формул для упругой стадии работы материала с учетом известных аэ, /э н, 1ЭЛ, а Кс бзрут при тех же 1ьп и /Э-К. Аналогично находят V3, который в упругой обласги равен

2К/(√πE), а затем и nv. Коэффициенты запаса по трещи ностойкости устанавли­ваются техническими условиями. В случае линейной зависимости К от нагрузки на конструкцию пк = па, пу = п .

К дефектам сварных соединений относят также и неоднородность механических свойств, когда она достаточно велика. Например, хрупкие зоны, т. е. зоны с низким K1c, могут явиться даже при малых размерах дефекта источником разрушения. Опасность хруп­ких зон состоит также в том, что они, будучи по размерам при­мерно в два раза меньше критических трещин для основного ка­чественного металла, тем не менее способны вызвать протяженные разрушения. Объясняется это тем, что энергия, освободившаяся при пробегании трещины по хрупкому участку lнр, где она почти не расходуется на пластические деформации металла, и равная πlxpσ2/ (4E), затем идет на прохождение трещины по более вяз­кому участку при длинах трещин l, меньших критических, lхр < l< lKp.

Достигнув критических размеров, трещина далее распростра­няется, используя энергию, освобождающуюся при ее дальнейшем подрастании. В расчетах хрупкую зону длиной lхр следует рас­сматривать как трещину длиной 2lхр.

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
3,15 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6367
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее