книги / Несущая способность сварных соединений
..pdf
Для оценки несущей спосрбности рассматриваемых соединений
снебольшой: степенью механической неоднородности. Кв<.2, как
идля прослойки прямоугольной формы, значение Кх подставляют в обобщенную формулу (1.14).
Проверку предложенных зависимостей для оценки прочности проводили на сварных соединениях из пластин, изготовленных извысокопрочной стали 18Х2Н4ВА с X-oi6pa3Hoft разделкой сварива емых кромок. Сварку выполняли в углекислом газе присадочной
RHC; 143;, Зцедодеость ка-
эффдциедга, ктрркршо удроднерия Х-образной мягкой: прослойки? Кя от геометри*
ческнх. параметров <р и х шда;
проволокой' Св-ЮГСМ'Р диаметром 2 мм. После сварки соедине ния подвергали низкому отпуску. Размеры сварных образцов. 25x100x500: мм>. Характеристики механических свойств основно го металла: o f= 4 3 0 0 rМПа, <r J = 1600 МПа, относительное удли
нение б=46;5%', Относительное сужение ф=42% . Характеристики, полученные йрй' испытании микрообразцов^ вырезанных из шваг. в»;=4б5 МПа, <т|»‘ = 6 5 0 МПа, 6=25% , ф=44%.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных по несущей способности сварных соединений для двух серий образцов, в каж дой из которых выдерживали с точностью до 5° постоянный угол, разделки кромок, показало их удовлетворительное соответствие.
1.7.НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ
ИЗ ПЛАСТИН С V-ОБРАЗНОЙ МЯГКОЙ ПРОСЛОЙКОЙ
Важной особенностью пластического деформирования рассматри ваемого соединения является смещение линии разветвления пла стического течения мягкого металла от центра образца в сторону более узкой части V-образной прослойки.
Теоретически очаг пластических деформаций в V-образной мяг
Графическая интерпретация уравнения (1.26) представлена на рис. 1.15, из которого следует, что при х-*-0, £-+-1 рассматриваемая прослойка работает как половина Х-образной. При ф— О линия разветвления пластического течения находится в центре сварного -соединения (£=0,5). Критическое значение х = х к, при котором с увеличением зазора при фиксированном угле скоса кромок ф ис* чезает эффект контактного упрочнения, так же как и для Х-образ* ной прослойки, определяется выражением (1.25). Координату ли-
Рис. 1.15. Зависимость координа ты'линии разветвления пластичес кого течения от угла наклона V- образной прослойки.
Рис. 1.16. Зависимость коэффици ента контактного упрочнения V- образной мягкой прослойки от ее геометрических параметров ш и н .
нии разветвления пластического течения в случае, когда х^хк, рассчитываем по формуле
£ „ = 0 ,5 (l-tg V). |
(1.27) |
|
В диапазоне значений 0 ,1 ^ х ^ х к |
параметр £ можно |
опреде |
лить в явном виде по аппроксимированной зависимости |
|
|
I = 0,25 (2 — *) (1 — ч) In (1 — tg Ф) |
(3—2%) (1—х) In (1— 2tgy) |
|
(1 -f tg ф) In (2 — *) |
(1 + 2 tg ф) In (3 — 2x) |
|
|
|
(1.28) |
В результате анализа по разработанному алгоритму получена формула для определения коэффициента контактного упрочнения V-образной мягкой прослойки:
Кх=|Кн1+(1-0Кя1ь |
(1-29) |
где коэффициенты контактного упрочнения широкой K*i и узкой Кхп частей прослойки:
-Кх, = 1 — |
cos 2 ф 1 - |
% 4- 2 tg ф |
2«tgq> ) |
||
2tgcp |
|
2S |
l |
||
|
|
1 — |
2S tgy |
(1.30) |
|
|
X |
к + |
2 tg ф |
||
|
|
||||
К ,„ = ( 1---------~
\ 2(1 — *) 1 2*
На рис. 1.16 представлена зависимость коэффициента' контакт ного упрочнения V-образной мягкой прослойки от величины отно сительного зазора в корне шва к при различных углах скоса сва риваемых кромок. Как видим, при х = 0 значения К ч для V- и
Х-образного швов совпадают. При <р=0 полученная зависимость для коэффициента контактного упрочнения рассматриваемой про слойки отвечает значениям, характерным для прямоугольной про слойки (1.19). При этом выражения (1.29) и (1.30) после преоб разований вырождаются в формулу (1.19).
Сравнение расчетных и экспериментальных значений прочности сварных соединений с V-образными мягкими прослойками для пла стин, выполненных из стали 18Х2Н4ВА, со сварным швом из при садочной проволоки Св-ЮГСМТ показало удовлетворительное со ответствие теории и эксперимента.
1.8, НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И СТАТИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИИ С КОСОЙ МЯГКОЙ ПРОСЛОЙКОЙ
Существует; дв$, основное схемы нагружения рассматриваемых со единений (рис/ 1.!7). Первая допускает относительное смещение соединяемых элементов Т в поперечном направлении. Она услов но названа «мягкой» схемой нагружения. «Мягкая» схема реали зуется при нагружении листовых’ соединений с небольшой попе речной жесткостью, а также в ряде других случаев, например, при
&ср
t t t i l I ш I
Рис. |
1.17. Схемы |
нагруже |
|||
ния |
сварных |
соединений с |
|||
косой |
мягкой |
прослойкой: |
|||
а — |
допускающая |
относитель |
|||
ные |
поперечные |
смещения |
эле |
||
ментов |
(«мягкая»); |
б — |
не- |
||
допускаюхцяя относительных |
по |
||||
перечных смещений |
элемектоз |
||||
а |
|
(«жесткая»). |
|
||
|
|
|
|
|
|
испытании образцов с косой мягкой прослойкой, когда нагруже ние осуществляется через шарниры. Вторая схема «жесткая», ре ализуется при отсутствии поперечных смещений элементов Т, н
а»
стей, которое определяется геометрическими построениями сеток, линий скольжения. Тонкие прослойки характерны для паяных со единений.
Построенные поля линий скольжения для «мягкой» схемы на гружения позволили определить коэффициенты контактного упроч нения косых прослоек, которые для расчета несущей способности.
Рнс. 1.20. |
Зависимость |
коэффициента контактного |
упрочнения |
Кх от угла |
наклона контактных границ |
мягкой прослойки ф и относительной толщины х (сплошные линии — «мягкая» схема; штриховые — «жесткая» схема и также для шевронной прослойки).
соединений подставляются в формулу (1.14) и могут быть пред ставлены выражениями
|
0 5S х < х* = |
|
|
; |
0 < q » ^ 4>1£= |
a r c t g ( l — х); |
|
|
К* = 1 + cos2<p |
|
|
|
|
||
|
4х |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1— tg |
tp; |
0 ^ ф ^ ( р к; |
|
|
cos |
f i |
! — t g ? Y |
|
|||
|
18 \ |
x |
) |
|
|||
|
Ki = l - |
|
|
||||
|
|
4x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
нагружении |
|
соединений по «жесткой» |
схеме поле линий |
|||
скольжения в прослойке (рис. |
1.19,6) |
состоит из циклоид, образо- |
|||||
ванных |
качением |
производящего |
|
|
А |
||
круга радиусом / 4 = -cos< p по |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
контактным поверхностям. При этом центр вращения перемещает ся вдоль оси 0 0 1 . Коэффициент контактного упрочнения К* для расчета статической прочности с учетом (1.14) имеет вид
