книга1 с (1085852), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

таких условий эксплуатации (уровня напряжений, числа нагруже­нии) по сравнению с расчетной прочностью, при которых возмож­ное, неблагоприятное рассеяние факторов, которое не учтено рас­четом, не понизит конструкционную прочность изделия до уровня, соответствующего эксплуатационным условиям. Вероятность раз-рушимости, которая не равна нулю, остается при этом методе рас­чета неизвестной. Чем больше ожидаемое рассеяние конструкцион­ной прочности и чем менее точен метод расчета, тем больше прини­маемые коэффициенты запаса. Таким образом, сама идея введения коэффициентов запаса предполагает возможность большой вариа­ции конструкционной прочности.

При применении вероятностных методов расчета обходятся без коэффициентов запаса, а оперируют допустимой вероятностью раз-рушимости [44]. Лишь в этом случае при правильно учтенных фак­торах возможно совпадение расчетной и конструкционной проч­ности в том смысле, что совпадут средние величины, законы распре­деления и дисперсии расчетной и конструкционной прочности.

На стадии проектирования помимо выполнения ряда задач, свя­занных со служебным назначением конструкции, стремятся при­нять такие решения, которые бы по возможности исключили дей­ствие неясных в расчетном и научном плане факторов, например назначают такие формы конструкции, которые позволяют определить напряжения в них, применяют апробированные материалы и т. д. Если металл крайне чувствителен к концентрации напряжений, необходимо в расчет вводить трещину, эквивалентную дефекту, ко­торый может оказаться невыявленным. При создании новых изде­лий проводится исследование их несущей способности, получение необходимой для расчета экспериментальной информации о проч­ности, распределении напряжений и уровне их концентрации.

Разработка технологии предусматривает выполнение условий, которые сформулированы конструктором. С помощью технологи­ческих приемов стремятся устранить те факторы,, которые трудно учесть расчетом. Например, термическая обработка устраняет не­однородность механических свойств, снимает остаточные напря­жения, наличие которых довольно трудно учесть, правкой устра­няют несовершенства формы, которые могут вызывать концентра­цию напряжений, не предусмотренную расчетом. Предусматрива­ется система проверки качества выпускаемой продукции, прово­дится контроль готовых изделий с целью выявления возможных де­фектов, которые, как правило, расчетом не учитываются. Нередко контроль распространяется на все производимые детали. Ответ­ственная продукция подвергается 100%-ным пробным испытаниям при повышенных нагрузках. Эти испытания являются эффектив­ным средством повышения вероятности их неразрушимости и сбли­жения расчетной и конструкционной прочности, но также имеют ограниченные возможности. Объясняется это тем, что характер и размеры дефектов могут изменяться во времени, свойства металлов под влиянием различных факторов также могут претерпеть изме­нения.

268

Намечают и проводят профилактические осмотры и ремонт кон­струкций. В некоторых случаях осуществляют контроль неразру-шающими методами с целью обнаружения дефектов,, которые могли появиться в процессе эксплуатации. Это делают, например, в мостах, железнодорожных рельсах и ряде других сварных конструкций, которые подвергаются действию переменных нагрузок.

Перечисленные в настоящем параграфе мероприятия не конкре­тизированы, потому что каждое из них настолько обширно, что может явиться предметом деятельности проектного института, НИИ, лаборатории, завода.

Ниже приводится пример сопоставления результатов расчет­ного определения роста размеров трещин с фактическим их ростом при циклическом нагружении сосудов.

Пример расчета. При сварке сосудов из стали СП28 толщиной 1 мм вблизи поверхности по линии сплавления образуются отдельные поры или цепочки пор, которые в процессе эксплуатации сосуда при циклических нагрузках превра­щаются в постоянно растущие трещины. Допустимость сохранения отдельных пор или их скоплений должна устанавливаться на основании закономерностей их роста.

Для расчетной оценки опасности пор была принята расчетная модель, со­гласно которой на поверхности отдельных пор или в пределах площади, охваты­вающей цепочку пор, после некоторого числа циклов образуется трещина, которая в дальнейшем растет как в направлении образующей сосуда, так и по толщине стенки, сохраняя неизменным первоначальное соотношение своих раз­меров, от которых зависит коэффициент Q в формуле для подсчета коэффициента интенсивности напряжений:

(11.16)

где — окружное напряжение в стенке сосуда; — глубина новерхностной тре­щины.

Для определения скорости подрастания трещины при пульсирующей нагрузке была использована формула

(11.17)

в которой числовые значения С и а приняты как средние на основе обработки опытных данных о скорости развития усталостных трещин по 19 типам сталей [44]:

в м/цикл, а

Проверка пригодности расчетной модели была произведена на семи сосудах, в которых имелось 41 место с порами или скоплениями пор с начальной глубиной 0,18—0,22 мм. Испытания проводились при пульсирующих нагрузках, вызы­вающих в стенках максимальные напряжения в пределах 1330—1372 МПа. Число циклов нагружении отдельных сосудов составляло 475, 596, 722, 852, 992, 1000, 1000. Предварительными исследованиями было установлено, что трещины на границах пор при этих уровнях напряжений возникают примерно через

100 циклов. Поэтому в качестве расчетного числа циклов нагружения при росте трещин принималось

После испытаний сосуды разрушали и производили замер начальных разме­ров пор или скоплений их и конечных размеров усталостных трещин по тол­щине стенки По известным и определяли начальное состояние и путем интегрирования функции (11.17) с подстановкой в нее формулы (11.16) находили конечные расчетные размеры трещин Отношение фактической глубины тре^ щины к расчетной показывает, во сколько раз фактический результат отли­чается от расчетного, что позволяет судить о пригодности расчетной модели при

269

оценке допустимости сохранения в сосудах тех или иных пор. На рис. И .12, а представлена гистограмма распределения из которой следует, что в боль-

шинстве случаев фактические размеры трещин меньше расчетных, т. е. где m — число случаев. Среднее значение величины соответствует '0,822,

в то время как расчетное равно 1,0. Отличие расчетных данных от фактических увеличивается с ростом числа циклов нагружений (см. рис. 8.12, б). Это указы­вает на то, что более верные расчетные результаты, т. е. совпадение среднего

результата на гистограмме с единицей, могут быть получены при показателе сте­
пени в формуле (11.17), несколько меньшем 2,25. Для исключения случаев раз­
рушения сосудов из-за преждевременного прорастания трещин при оценке проч­
ности по принятой расчетной модели необходимо учитывать рассеяние фактиче­
ских результатов. Для этого необходимо отступить вправо от среднего значения
0,822 на 3S 0,58, полученных в данном эксперименте (рис. 11.12, а). При
использовании принятой расчетной молели минимальный коэффициент запаса
по конечной длине трещины при _т циклов получается 1,4. Для

уменьшения вероятности разрушимости, которая при 35 все же остается около 0,3 , и с учетом некоторого несовершенства расчетной модели коэффициент запаса должен быть принят более 1,4.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3

Глава 1. Сведения о конструкционных материалах 4

§ 1. Стали 4

§ 2. Цветные сплавы, полимеры и композиционные материалы .... 11

§ 3. Сортамент 14

Глава 2. Сварные соединения и расчет их прочности при статических на­
грузках 17

§ 1. Принципы расчета сварных соединений 17

§ 2. Сварные соединения, выполненные дуговой сваркой 22

§ 3. Сварные соединения, выполненные контактной сваркой 33

§ 4. Соединения при специальных методах сварки 40

§ 5. Соединения при сварке пластмасс 47

§ 6. Болтовые соединения '. . . , 48

§ 7. Клееносварные соединения 49

§ 8. Паяные соединения 50

§ 9. Обозначение сварных соединений на чертежах 52

§ 10. Соединения, работающие на изгиб и сложное сопротивление 55
§ 11. Расчет сварных соединений с угловыми швами на статическую

прочность г учетом направления силы в шве 63

§ 12. Кпштрнтрдрид ияпрящрцуй „ 67

§ 13. Распределение напряжений в стыковых швах 69

§ 14. Распределение напряжений в лобовых швах . . . 72

§ 15. Распределение напряжений в соединениях с фланговыми швами 74
§ 16. Распределение напряжений в комбинированных соединениях

с лобовыми и фланговыми швами . 77

§ 17. Распределение усилий в нахлесточных соединениях, выполнен­
ных шовной сваркой 79

§ 18. Распределение усилий в точечных соединениях, выполненных

контактным способом 79

§ 19. Концентрация напряжений в паяных швах , . 82

Глава 3. Механические свойства сварных соединений <, 84

§ 1. Некоторые понятия теории упругости и пластичности 84

Характеристики

Список файлов книги