Влияние сварочных напряжений на прочность при переменной нагрузке
26 апреля, 2016 
admin Для оценки влияния остаточных напряжений па усталостную прочность рассмотрим изменение напряжений в такой же* как ш ранее* полосе с продольным стыковым швом* но от приложения переменной нагрузки. Предположим, что полоса подвергается асимметричной нагрузке, изображенной на рис.10.2 ^слева о® диаграммы <э-е ( 6^= 0,26^ ; 6V=0/56S I р я "092), Ш
диаграмме S’-є этой переменной нагрузке при отсутствии остаточных напряжений соответствуют колебания напряжений от точки С, до точки Сг относительно точки С0 . При наличии сварочных напряжений характеристики нагрузки существенно изменяются. Как было показано в предыдущем параграфе, в результате сварки стыкового шва в полосе можно выделить две зоны! околошовную зону X, где напряжения (характеризуются точкой А на диаграмме 6-е ), и зону 2, где напря
жения 6г='-6т/0-'ігі) (характеризуются точкой В на диаграмме б-t ). Рассмотрим изменение напряжений в зонах I и 2 в первый период. За время нагрузка возрастет от 0 до t>max (см. рис.10.2), и мы можем применить результаты, полученные в предыдущем пункте, если заменим бвн на 6тах.
Следовательно, в зоне I напряжения остаются равными 6^ я характеризуются точкой А< , а в зоне 2 согласно уравнению (Ю.2)
_ ®rnax ^~ *4
и характеризуются точкой. В течение следующего полупе - риода нагрузка от <Tmax снижается до, переходя че
рез нуль. Это означает, что сначала происходит разгрузка до
нуля, а затем - нагружение противоположного знака. Поскольку при этом процесс деформирования в обеих зонах является упругим, изменение напряжений идет по прямой А, Аа для зоны I и для зоны 2. Уменьшение напряжений соответствует
размаху цикла, т„е. равно 26"v „ Таким образом, в момент минимума. переменной нагрузки з зоне І!
®Vnin®V~ ® ®*v »
з зоне 2 s
vmt, n "“v *
Далее нагрузка меняет знак и ворастет до бщах • Однако процесс деформирования идет уже в упругой области (размах нагрузки 26V равен запасу упругих деформаций в зоне I). Поэтому периодическое изменение нагрузки от до OVnin
вызовет колебание напряжений от до А* относительно точки А0 в зоне I и от до относительно В0 в зоне 2.
|
|
Выполненный анализ позволяет заключить, что остаточные сварочные напряжения изменяют средний уровень переменной нагрузки 6^ , увеличивая его для растянутой зоны I и уменьшая для сжатой зоны 2. Амплитуды циклов Sv при этом не из
меняются. На рис.10.2 справа от диаграммы (Г-е изображены переменные нагрузки, которые испытывает металл зоны I (помечены штрихом) и зоны 2 (помечены двумя штрихами). Сравнение параметров исходной переменной нагрузки и нагрузок, измененных из-за наличия сварочных напряжений и действующих в зонах I и 2 приведены в табл.10.2. Относительные величины даны для конкретного примера, рассмотренного на рисЛО^
Таблица 10.2
|
Изменение параметров переменной нагрузки вследствие наличия сварочных напряжений
|
Для того чтобы оценить указанное изменение переменной нагрузки на предел усталости, обратимся к диаграмме усталости (рис.10,3), построение которой выполнено так же, как и на рис.9.6, но диаграмма распространена и на область. отрицательных значений. Из диаграммы'видно, что предельные значения амплитуды цикла 6^ с ростом уменьшаются. Из подобия треугольников 0С. Ъ и NC. M имеем
где - коэффициент влияния амплитуды цикла,
зависящий от свойств металлов (для конструкционных сталей 4>я 0,4).
Отметим значения 6^ и, соответствующие зонам I
и 2, и проведем штриховую прямую Т>$ , характеризующую рабочую амплитуду циклов рассмотренного примера (6^=6^* б^|) ,
|
|
|
Опубликовано в