Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 84
Текст из файла (страница 84)
После полного остывания (точка Е) на краю пластины сохра- у няются остаточная пластическая деформация укорочения, оста- ~~з х зочное растягивающсе напряжение и остаточная упругая дефор- а мания удлинения. '1'аким образом, причиной возникновения остаточно~о напрягреве. Пластическая деформация возникает в активной зоне в ос- мые деформации и перемещения. При нагреве металл активной зоны расширяется (рис. 1! 3, б), и одновременно снижается с~о предел текучести ое Расширение металла активной зоны происходит по трем направлениям (вдоль шва, поперек шва и по толщине пластины) в разной степени (светлые стрелки на рис. 1! 3, 6). При сварке пластин принято обозначать ось декартовой системы координаг, направленную вдоль шва (в сторону движения сварочного источника теплоты), Ох (см.
схему на рис. 113, и). Ось Оу лежит в плоскости пластины и перпендикулярна к оси шва, ось О= перпендикулярна к плоскости пластины. Расширению в продольном направлении (вдоль оси Ох) препятствует пассивная зона. Расширению в поперечном направлении (влоль оси Сф) препятствуют: сварочные приспособления, в которых закреплены свариваемые детали; прихватки; ранее наложенные швы; остывающий, уже сваренный участок данного шва.
Возникающие при этом продольные и поперечные силы (показаны зем- ,"'я" ) 'я", ' ' в я" *-";:. ;" "),:, '"." „,-"ч ' ',- ' „',, ",я,я'",,» ь" ф,~„„-, -'" «,;"з ";; "*;„„,-, ",,ю, е" '„", ';-" ь-"::."яь~зэ'":,"",":,: ч' т ям * ц ,лъ., ',',, я я .-.з ь-'(;:«::.' .7";ч,.-."'-.',"'""" е ",'-;.'т" ~". г Активная зона, а вместе с ней и все сварное д сое инение испытывают в результате сварки сокращение и в поперечном направлении — поперечную уса ку. д ..
Остаточные напряжения в поперечном направлении (после о ( еле освобождения пластины от закрепления) существенно меньше. чем в продольном. Если сварка проводится в жестком контуре, т. е, свариваемые пластины не освобождаются от закрепления после сварки, то распределение остаточных напряжений изменяется. В поперечном направлении закрепление препятствует у д са ке Возникают остаточные напряжения, котор орые тем выше, чем больше жесткость закреплений и чем они ли ближе к шву. При малой ширине пластины между закреплен иями поперечные напряжения достигают предела тек .чести. ри этом П .
продольные растягивающие напряжения в у активной зоне снижаются, а продольные н р ап яжения в пассивнои зоне близки к нулин Усадка в плоскости пластины (продольная и поперечная) сов тч;,в )ъ )челВЯ Увели 1ением толщины активной зон — Р' ы — об азовани- гя ~";",~-,г *';,':".и;;,';:; 1-','з ;"""'.;:.;;-':! т-х.':,'",~".:.! 'г" -,'»;:,"-:..-, з „'., ": . м,, '~',т," е я "~ „, „' '"„„ Ф," ны закреплены, то возникают изгибающий момент, ось котор р лельна оси шва, и остаточные напряжения изгиба.
которого Прн сварке двух незакрепленных пластин разной шири очение б ширины укор ~ опыте со стороны более узкой пластины. Всле этого п оисхо и ины. следствие р ходит искривление сварного соединения в плоскости свариваемых пластин (рис. 1! .4, б). 11.4. Мет оды определения напряжений, деформаций и перемещений (11.5) Устранение напряжений проводят различными способами в зависимости от вида сварной конструкции; вырезанием нз нее небольшого участка с датчиками; послойным снятием металла на токарном или фрезерном станке; сверлением отверстий; прорезанием канавок и т. д.
Важно в процессе этой обработки не вызвать появления новых напряжений в анштзируемой зоне. Если известно, что в зоне измерения действует только одна компонента остаточного напряжения о (остачьные компоненты малы). то ее можно рассчитать по формуле 11.4.1. Экспериментальные методы где Š— модуль упругости (модуль )Онга) материала. Существует большое к оличество экспериментальных методов В общем случае необходимо в каждои точке поверхности устаопределения сварочных нап яж р напряжений, деформаций и перемещений. новить три датчика по разным направлениям и определить изме- Перемещения и деформации на внешних нения трех компонент деформации Лс Ль и Лс Деформа ций наиболее просто измерить, Это можно сделать с помогвью.
(11,)О) и яжения о „! нчжно получигь зависи скорость распространения ультразвуковых волн и т. д.) изменяют- 2. Для определения напряжения „к! у Юнга Е(Т) и предела телучести ся не только при появлении остаточных напряжений, но также при мости от температуры модуля Юнга Е(Т) и р д изменении химического состава, размера зерна, структуры металла от(Т) для данно1о материала. Примем, что прирашение пластичен других факторов. ской деформации за первый ф срвый шаг равно нулю, тогда по закону! ука Для определения временнык сварочных напряжений недостаточно знать значения деформаций в данный момент времени.
Не- о ! о„о (11.9) обходимо регистрировать температуру Т и компоненты наблюдаеЕ1 мой деформации сн непрерывно или периодически в течение всего откуда времени сварки. Кроме того, необходимо провести дополнительные эксперименты по определению свойств материала в условиях ( ох 0 сварки. ( Ео При сварке протекает целый ряд физических явлений, влияюхо имо сопоставить со значением зцих на распределение напряжений. Точность расчета напряжений Полученное значение о„! необходимо . м зависит от полноты учета всех этих явлений. Повышение точности о„ предела тек расчета напряжений требует не только применения более сложных )) пр зтнвном случае следует принять „ й„ но верно протн меряют значе р ' ния нескольких важнейших па " .
Э. мент позволяет прове ить п ави раметров, кспе ир правильность работы компьютерной программы, а так не~ . гр', ' же вводимые при расчете исход г бходимости скорректировать их. ходные данные и п и ход р 11.4.2. Модель и деального упругопластического материала Расчет в 'счет временных напряжений в а . 11.4.1 б разд... ыл проведен с использованием широко применя р яемои в расчетах сварочных напряжений и дефо ма ий м материала со сво ф р ц одели идеального упругопласт астического ратуры.
этой мосвоиствами, зависящими от темпе . В дели деформационная характеристик ( ) а о(с) описывается всего двумя параметрами: Е(Т) и и (Т) т(7). Материал принимают изотропным, т. е. имеющим о инак модели не чить д овые своиства по всем направле . В лениям. этой е учитывают явления упрочнения (рис. 11.5) и елаксации напряжений ( ис. 11.б .
з ссьв.р*, (рис.. ). Существуют еще более прост.р.„..*о, замедлении развития деформаций доминирует релаксация напряжения. Она также резко усиливается в моменты фазовых превращений материала (при перестройке кристаллической решетки). Эти два явления в различной степени сказываются на разных этапах сварочного цикла и на разных расстояниях от границы сварного шва. Учез одного из них без учета второго практически не повышает точности расчета и, как правило, не рекомендуется. Для учета упрочнсния и ползучесги требуется резкое увеличение объема данных о свойствах материала, а сам расчет существенно усложняется. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены в разд. 11.4.3.
В общем случае в сварных конструкциях присутствуют все компоненты деформаций гэ и напряжений о„(индексы ~ и )' могут принимать значения х, у и а). Процедура расчета временных напряжений по теории упру~ опластическо~ о течения аналогична процедуре, рассмотренной в разд. 11.4.1. Все время сварки и по- с Ф ъз Лг, '! — со+ гт 111.22) Е Е К= ; 6= 111.17) 1 — 2р 211+ !з) ::: .„".-'„:".;;.:„,,:...",.-,„:".„,;,,„: „.,:„,:,„Т;,.'.,:,...,...,,,„„,',~ „„,,„...,,,„.„...,...,...
сРеднее значение деформации текучести на шаге. После этого на- оро =про пм~ "Ри '=7' Ело =о, о при ! е.7'; (11 15) Лед =Лс„, — Ле пРи 1=-Д Ле„=Лес; пРи ! Я ~'. (!1,1б) Необходимо иметь зависимости от температуры обьемного молуля упругости К(Т) и модуля сдвига 6!Т) для ланного материала, которые связаны с модулем Юнга Е и коэффициентом Пуассона р формулами Нужна также зависимость прелела текучести от температуры от(Т ). Нахолим компоненты шарового тензора напряжения в конце шага при температуре Тб оЛе "5 оЛе + ог=оЛе== о~оЛе~ 25,тоЛе„. ж 25,=оЛетт ' 25=..оЛ" о ОЛН где о = )Е о ьс о+5-оч25 о ' то жо) 3~ з 1 .2 2 2 2 ,о= „21 о 'зто 1( о о о1!Т!) ~ 2) 36!То) 361Т!)) сивность напряжения в начале шага, г.
частей: мгновенной пластичности ( (не зависяшеи от времени, кото- прирашения деформации Ле, (см Фо ',"у ( как в исследуемой точке конструкции При это расчета которой также с и р акже существует ряд теорий различной степени разца проходит тот же термодеформационный цикл, что и исслесложности. Для оп еделения п Р деления поведения материала при свдп„ дуемая точка сварной конструкции, — в нем протекают в той же учетом упрочнения и полз чести н 'учестн нужны серия диаграмм упрочне ~ последовательности и том же взаимодействии процессы упрочнения (см. Рис, 11.5), полученных п и азг диаграмм релаксации (см. нс. 11.6 .
Ско о Р Р гых температурах и серн ния ползучести структурных превращений и т д Поэтому изме ряемая на образце и записываемая в процессе испытания интенний при релаксации зависит не только от тем р ур, и от начальных напряжений. емпературы, по и от на- сивность напряжения гт,(/) является комплексной реакцией металла Наибольшие сложности моделиров обраша на термодеформационный цикл, При расчете напряжений елнрования поведения материала связаны с большими изменениями температуры во время сва ки. по формулам (1!.12)--(11.24) значения п,(г) подставлякп вместо Современные теории пластичности и и ости и ползучестн носят феномено- предела текучести и,.
даемых явлени" б . ' "" " описание наблюТакой подход требует проведения достаточно сложного испыских процессов. Поэтому о даемых явлений без полного рассмотрения протекающих физнчеф - тания для каждой анализнруемои точки сварнои конструкции, но оэтому остается неясным, в какой степени упрочнение, достигнутое при в практически не требует предварительных исслелованнй свойств !) характеристики сва очного и р ° источника нагрева (мощность и механизм его образовани~ ее распределение по пятну нагрева, скорость сварки, порядок ук- ! ныи в разд, 11.2. Распределение на- — Т ладки швов), условия теплоотвода и темпе а л емпературные зависимости ~ пряжений связано с распределением НЬ ° пл теплофизических свойств материалов !коэффи иенто р ! фф щиентов теплоемко- ~ температур при прохождении сва- 2па 2т сти ср, теплопроводности ),, теплоотдачи с поверхности и ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
