Содержание
- 2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ Тема 4. Распределение напряжений в швах и сопротивление усталости сварных соединений. Классификация собственных напряжений.
- 3. КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ Сварка, как и другие процессы тепловой обработки металла (прокатка, литье, нормализация, резка
- 4. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций в сварных соединениях и
- 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ШВАХ ПРИ ПРИЛОЖЕНИИ РАБОЧИХ НАГРУЗОК Распределение напряжений в сварных швах в большинстве
- 6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЛОБОВЫХ ШВАХ В лобовых швах тавровых соединений (рис. 4) наблюдается значительная концентрация напряжений;
- 7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ВО ФЛАНГОВЫХ ШВАХ При соединении полос фланговыми швами касательные напряжения по длине швов распределены
- 8. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ В результате сгущения силовых линий основной металл
- 12. Влияние концентрации напряжений на статическую и усталостную прочность сварных соединений Концентрация напряжений проявляется в том, что
- 13. Теоретический коэффициент концентрации напряжений Для описания уровня концентрации напряжений было введено понятие теоретического коэффициента концентрации напряжений,
- 14. Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора Теория концентрации напряжений рассматривает 2 типа надрезов. Если h>>t, то
- 15. Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора В случае наличия в пластине концентратора напряжений в виде трещины,
- 17. Скачать презентацию
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ
Тема 4. Распределение напряжений в швах и сопротивление усталости сварных
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ
Тема 4. Распределение напряжений в швах и сопротивление усталости сварных
Классификация собственных напряжений.
Механизм образования временных и остаточных сварочных напряжений.
Общие сведения о концентрации напряжений. Примеры распределения напряжений в различных сварных соединениях. Влияние концентрации напряжений на статическую и усталостную прочность сварных соединений.
Эффективный коэффициент концентрации напряжений. Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на сопротивление сварных соединений усталости.
Несущая способность сварных соединений при переменных нагрузках.
КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
Сварка, как и другие процессы тепловой обработки металла
КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
Сварка, как и другие процессы тепловой обработки металла
В зависимости от характера и объемов распределения напряжения различают одноосные (линейные), двуосные (плоскостные) и трехосные (объемные), а также напряжения I рода (в макрообъемах тела), II рода (в пределах кристаллических зерен металла) и III рода (в пределах кристаллической решетки).
В зависимости от продолжительности существования их разделяют на временные, существующие в период выполнения сварки, и на остаточные, устойчиво сохраняющиеся в течение длительного времени после сварки.
Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием приложенных к нему сил. Деформации могут быть упругими и пластическими. Если размеры и форма тела восстанавливаются после прекращения силового воздействия, то такая деформация является упругой. Деформацию, остающуюся после снятия нагрузки, называют пластической или остаточной. Сварочные деформации обычно характеризуют прогибами элементов, углами поворота, укорочениями, величинами выхода точек тела из плоскости равновесия. Деформации, приводящие к изменению размеров всего изделия, искривлению его геометрических осей, называют общими. А деформации, относящиеся к отдельным участкам его, называют местными.
МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций
МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ШВАХ ПРИ ПРИЛОЖЕНИИ РАБОЧИХ НАГРУЗОК
Распределение напряжений в
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ШВАХ ПРИ ПРИЛОЖЕНИИ РАБОЧИХ НАГРУЗОК
Распределение напряжений в
К причинам возникновения концентрации напряжений в сварных швах можно отнести: технологические дефекты, нерациональные очертания швов, нерациональное конструктивное оформление сварных соединений.
Концентрация напряжений в зоне стыкового шва может быть связана с рядом причин:
при наличии искривлений поверхности шва появляется неравномерность распределения (концентрация) напряжений, что связано с искривлением силовых линий. Зоны шва, граничащие с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений;
источником концентрации напряжений в стыковом шве может быть смещение кромок (депланация) стыкуемых элементов ;
концентрация напряжений может быть вызвана местным изгибом стыкового соединения от неравномерной кристаллизации шва.
При качественном технологическом процессе и рациональном очертании стыкового шва концентрация напряжений является минимальной. В других типах сварных соединений этого достичь не удается.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЛОБОВЫХ ШВАХ
В лобовых швах тавровых соединений (рис. 4)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ЛОБОВЫХ ШВАХ
В лобовых швах тавровых соединений (рис. 4)
Концентрация напряжений заметно снижается при увеличении глубины проплавления, увеличении угла при вершине, в случае действия усилия вдоль катета и введении плавных переходов от шва к поверхности соединяемых деталей.
Напряжения в лобовых швах концентрируются в плоскости АD, проходящей через корень шва (точка А), причем положение этой плоскости зависит от направления приложения нагрузки. Угол наклона плоскости АD по отношению к направлению приложенного усилия составляет, как правило, менее 300, в дальнейшем по этой плоскости в большинстве случаев происходит разрушение сварного соединения. При одинаковых уровнях средних напряжений нагрузка, приложенная перпендикулярно плоскости непровара дает большую концентрацию напряжений, чем нагрузка, приложенная параллельно плоскости непровара.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ВО ФЛАНГОВЫХ ШВАХ
При соединении полос фланговыми швами касательные напряжения
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ВО ФЛАНГОВЫХ ШВАХ
При соединении полос фланговыми швами касательные напряжения
При условии, что фланговые швы имеют небольшую длину, касательные напряжения вдоль их линии можно считать приблизительно одинаковыми. При длине шва более 50К, необходимо учитывать неравномерность распределения напряжений.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ
В результате сгущения
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ
В результате сгущения
В случае, если в одном ряду находится несколько точек, то передаваемое усилие Р распределяется между ними неравномерно. Наиболее нагруженными оказываются крайние точки ряда, с увеличением числа точек такая диспропорция возрастает.
В процессе растяжения точечного соединения, вследствие возникновения изгибающего момента появляется дополнительное напряжение (σизг), которое уменьшается с возрастанием нагрузки, так как уменьшается плечо приложения силы
Влияние концентрации напряжений на статическую и усталостную прочность сварных соединений
Концентрация напряжений
Влияние концентрации напряжений на статическую и усталостную прочность сварных соединений
Концентрация напряжений
На усталостную прочность концентрация напряжений влияет следующем образом: в месте расположения концентратора от цикла к циклу накапливается микропластическая деформация , что обуславливает зарождение и дальнейшее развитие усталостной трещины.
В случае неизменных во времени нагрузок возможны 2 варианта:
Металл сварного соединения обладает достаточным запасом пластичности. Максимальное значение напряжений будет оставаться равным пределу текучести, будут расширяться зоны пластической деформации, пока текучесть не распространиться на все сечение. Т.е. в этом случае концентрация напряжений на оказывает отрицательного влияния на прочность.
Металл сварного соединения не обладает достаточным запасом пластичности. В этом случае максимальные напряжения в вершине концентратора достигнут предела прочности и произойдет хрупкое разрушение.
Теоретический коэффициент концентрации напряжений
Для описания уровня концентрации напряжений было введено
Теоретический коэффициент концентрации напряжений
Для описания уровня концентрации напряжений было введено
Распределение напряжений вблизи концентратора и на удалении оценивается соответствующими зависимостями. Так, например, для полосы, нагруженной напряжением σ0 и имеющей посредине отверстие диаметром d (рис. 2.1) для значения y=d/2 , т.е. для двух точек на краю отверстия
Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора
Теория концентрации напряжений рассматривает 2 типа
Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора
Теория концентрации напряжений рассматривает 2 типа
Если t>>h, то коэффициент концентрации напряжений в основном зависит от h и слабо зависит от величины t, такие надрезы называют глубокими. В них чем больше h, тем выше коэффициент концентрации напряжений.
Чем меньше радиус концентратора ρ и угол α между его плоскостями, тем выше коэффициент концентрации напряжений.
Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора
В случае наличия в пластине концентратора
Характеристики сопротивляемости разрушению в присутствии концентратора
В случае наличия в пластине концентратора
Для трещины длиной l в бесконечной пластине формула коэффициента интенсивности напряжений имеет вид
Для интенсивности освобождения энергии
Величина Кс характеризует распределение напряжений у конца трещины и выражается в Н/м3/2, а величина G – это энергия, освобождающаяся в растянутой пластине при возможном подрастании трещины на единицу площади, выражаемая в Дж/м2.