книги / Прочность сварных соединений при переменных нагрузках

Значительная часть повреждений металло­ конструкций мостов, промышленных и антен­ но-мачтовых сооружений, морских стационар­ ных платформ, строительно-дорожных ма­ шин, кранов, экскаваторов, вагонов, сель­ скохозяйственных машин и другие обуслов­ лена усталостью сварных соединений. Стрем­ ление к наиболее полному использованию прочностных свойств материалов и соедине­ ний по условиям статического нагружения, возрастание доли переменных составляющих эксплуатационных нагрузок, интенсификация работы конструкций, неучет влияния допол­ нительных усилий и вибраций, вызывающих высокие местные напряжения и деформации, недостаточная обоснованность принимаемых расчетных сопротивлений и допускаемых на­ пряжений привели к тому, что сварные кон­ струкции по сопротивлению усталости стали приближаться к предельным состояниям, а в ряде случаев превышают их. Доля усталост­ ных разрушений продолжает расти и состав­ ляет теперь примерно 30 % от общего числа преждевременных повреждений и отказов сварных конструкций.

Все положения теории прочности и долго­ вечности металлов остаются справедливыми и в отношении сварных соединений. Вместе с тем последним свойственны специфические особенности, без учета которых нельзя создать надежную конструкцию. Это характерная форма соединений и швов, приводящая к свое­ образному распределеншо в них усилий, де­ формаций и напряжений; влияние термическо­ го воздействия сварки на свойства основного металла; наличие закристаллизовавшегося ме­ талла и разнообразных зон термического влия­ ния, создающих различного рода неоднород­ ности — механические, физические, химиче­ ские, структурные; возможность образования ври сварке технологических дефектов; высо­

кие сварочные остаточные напряжения; зна­ чительные пластические деформации. При определенных условиях те или иные особеннос­ ти могут проявить свое влияние и снизить несущую способность изделия.

Вполне очевидно практическое значение дальнейшего совершенствования эксперимен­ тальных и расчетных методов оценки цикли­ ческой долговечности сварных соединений, изучения общих закономерностей изменения сопротивления усталости под влиянием различ­ ных факторов и установления более достовер­ ных значений предельных напряжений и де­ формаций, отвечающих возможностям сое­ динений реальных конструкций. Вместе с тем многие вопросы этих сложных задач можно* решить на основании уже проведенных иссле­ дований. Применительно к указанным метал­ локонструкциям исследования проводились в Институте электросварки им. Б. О. Патона АН УССР, ЦНИИ технологии машинострое­ ния, Челябинском, Ленинградском и Каунас­ ском политехнических институтах, Институте* машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР, Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана, ВНИИ транс­ портного строительства, НИИМостов, ЦНИИПроектстальконструкцин им. Н. П. Мельникова, ЦНИИ строительных конструк­ ций нм. В. А. Кучеренко, Госстроя СССР,

ВНИИ железнодорожного транспорта, Мос­ ковском институте инженеров железнодорож­ ного транспорта им. В. Н. Образцова, Москов­ ском инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева, Ростовском институте сельскохозяйственного машиностроения,

В предлагаемой монографии авторы попы­ тались обобщить результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследо­ ваний, касающихся определения предельных размахов деформаций и напряжений на стаднп

•— накопленное усталостное по­ вреждение;

В— мера повреждения;

Е— модуль упругости;

напряжений; К 1с — вязкость разрушения соответ­

ственно при плоском напря­ женном состоянии и при плос­ кой деформации;

К ]0 — циклическая вязкость разру­

упругопластическнх напряже­ ний;

I — длина трещины;

/к — начальная и критическая длина трещины;

т— показатель наклона круто­ падающего участка кривой усталости;

N — циклическая долговечность; ДГб — база испытаний; /\ГВ — число циклов до разруше­

ния; ДГ8 — число циклов до зарождения

трещины;

— абсцисса точки перелома кри­ вой усталости;

Д |1 — циклическая долговечность соответственно 1-го образца ж

/-го образца на I-м уровне;

Еф — фиксированное число циклов; Я| — накопленное число циклов при действии 1-го напряже­

ния; Р1$ — вероятность разрушения со­

ответственно 1-го и /-го об­

разцов на *-м уровне; В.0 — коэффициент асимметрии цик­

ла напряжений; Гзд —- коэффициент взаимной кор­

реляции между х и у; 8 Х — дисперсия случайной величи­

ны х; а — скорость нагружения;

аа — теоретический коэффициент

концентрации напряжений; Д/Г — размах коэффициента интен­

сивности напряжений цикли;

А/^е//»

д— размах соответственно эффек­ тивного, критического и по­ рогового коэффициентов ин­ тенсивности напряжений цик­ ла;

До — размах напряжений цикла;

са — амплитуда деформаций цикла;

х— коэффициент изменения дол­ говечности при двухчастотном

нагружении; оа — амплитуда напряжений цик­

ла;

ов — временное сопротивление ма­ териала;

он — номинальное напряжение в элементе;

°т> °тах» ат т — среднее, максимальное и ми­

нимальное напряжения цик­ ла;

°тах» ат т — максимальное и минимальное напряжения цикла в зоне концентратора;

Од — предел выносливости; оКц — предел ограниченной вынос­

ливости; ГТЛк — предел выносливости образ­

ца с концентратором напря­ жений;

от — предел текучести материала;

аост — исходные остаточные свароч­ ные напряжения;

аост — установившиеся остаточные напряжения;

о0, а_! — предел выносливости при отнулевом и симметричном цик­ лах напряжений;

-ф — относительное сужение образ­ ца;

\|>а — коэффициент чувствительно­ сти к асимметрии цикла на­ пряжений