Влияние остаточных напряжений
назадоглавлениевперёд

ГЛАВА III
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В предыдущей главе были освещены основные общие закономерности, касающиеся сопротивления усталости металлических материалов и конструктивных элементов. Эти закономерности относятся, в частности, и к сварным соединениям. Ниже перечислены особо важные специфические для сварных соединений факторы, влияющие на сопротивление усталости.

ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Одним из сильнейших факторов, влияющих на сопротивление усталости соединений, является остаточное напряженное поле в зоне шва. Вследствие резкого температурного перепада, структурных изменений и упругопластического деформирования в зонах сварных соединений возникают значительные остаточные напряжения, величина которых может достигать и даже существенно превышать предел текучести исходного материала.
Роль остаточных напряжений в сопротивлении усталости сварных соединений резко увеличивается с ростом концентрации напряжений. В этих случаях остаточные напряжения могут изменять величину пределов выносливости в несколько раз как в сторону повышения (при благоприятных сжимающих остаточных напряжениях), так и в сторону понижения (при неблагоприятных остаточных напряжениях). Долговечность сварных соединений может изменяться при этом в десятки раз.
Такая высокая эффективность остаточных напряжений для сварных соединений с концентрациями напряжений объясняется следующими причинами: а) остаточные напряжения, подобно напряжениям от внешних силовых воздействий, могут концентрироваться около различных уступов, пор, надрезов и пр.; б) концентрация остаточных напряжений может создавать местный наклеп металла (в опасных зонах концентраторов); наклепанный металл в большей степени реагирует на остаточные напряжения, чем более мягкий и пластичный ненаклепанный металл; в) снятие остаточных напряжений при нагрузке деталей с концентраторами может быть более затруднено, чем для деталей без концентраторов напряжений.
Последнее обстоятельство является особенно существенным. Во многих случаях остаточные напряжения в зонах концентраторов сохраняются без изменений даже после нагружения детали до пределов, близких к пределу выносливости или превышающих его. При выполнении сварных швов с небольшими концентраторами роль остаточных напряжений будет также сравнительно небольшой. Если деталь с доброкачественным швом подвергается механической обработке, то усталостная прочность детали будет определяться в основном качеством наплавленного на шов металла и переходной зоны, а влияние остаточных напряжений при этом будет тем меньше, чем мягче и пластичнее свариваемый и наплавленный металл. При недостаточно качественной сварке вредные концентрации напряжений могут возникать в зонах разнообразных дефектов сварки как выходящих на поверхность, так и расположенных в глубине шва.
Проявление остаточных напряжений в швах будет сильнее при сварке толстых сечений и слабее при сварке тонких сечений. Это объясняется величиной и объемностью остаточных напряжений.
Как правило, остаточные напряжения в зоне сварного шва являются двух- или трехосными с резким градиентом и сложным характером распределения по отдельным направлениям. Механические свойства металла в зоне шва также неоднородны, поэтому и влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости будет различным для разных участков зоны шва. Эти обстоятельства весьма затрудняют применение расчетных методов для количественного определения влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости сварных соединений.
Только схематично, исходя из общих закономерностей влияния средних (постоянных) напряжений цикла на предельные амплитуды (см. гл. II), можно считать, что остаточные напряжения, подобно средним напряжениям, способны изменять предельные амплитуды по следующей зависимости: σа-1σσ0, где σа - предельная амплитуда для сварного соединения с остаточными напряжениями σ0; σ-1 - предел выносливости соединения без остаточных напряжений (при симметричном цикле осевого растяжения или изгиба); ψσ - коэффициент влияния асимметрии цикла (равный для конструкционных сталей 0,1-0,4).
Применение этой формулы ограничивается (исходя из диаграммы предельных напряжений при асимметричных циклах) соответствующими значениями пределов текучести при растяжении и сжатии (см. гл. II, рис. 8).
Методы устранения или уменьшения неблагоприятного проявления остаточных напряжений в сопротивлении усталости сварных соединений изложены в гл. XIV. Там же приводятся и методы повышения усталостной прочности за счет наведения благоприятных сжимающих остаточных напряжений.
Изучению роли остаточных напряжений в сварных соединениях посвящено значительное количество как зарубежных, так и отечественных исследований [81, 82, 146, 169, 187]. Особенно большой вклад в изучение этой проблемы был внесен трудами советских исследователей (ИЭС им. Патона, МВТУ им. Баумана, ЦНИИТМАШ и др.).

назадоглавлениевперёд

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Влияние остаточных напряжений", которая опубликована в категории "Усталость сварных конструкций". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.

Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!


Наш сайт рекомендует:
  • Влияние концентрации напряжений
  • Оглавление
  • Влияние средних (постоянных) напряжений
  • Влияние концентраций напряжений
  • Введение

  • 23 декабря 2012 | Просмотров: 4092 |
    Для того, чтобы оставить свой комментарий, войдите на сайт или зарегистрируйтесь.



    Партнёры
    Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!
    Начните перерабатывать, помогайте экологии и зарабатывайте
    Спонсор сайта: Тиберис – лучший интернет-магазин сварочного оборудования
    Подробнее »
    Портал «Обработка металла» :: ostmetal.info


    Статистика
    Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет Рейтинг@Mail.ru Рейтинг Сварка: сварочное оборудование сварочные электроды сварочная проволока ферросплавы
    Учимся профессии Сварщик » Усталость сварных конструкций » Влияние остаточных напряжений
    oSvarke.Info - информационный сайт для мастеров п/о и преподавателей спецдисциплин профессии "Сварщик"
    Логин
    Пароль