ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Напомним, что величина этих остаточных напряжений опреде­ляется коэффициентом m в соответствии с формулой: агост = m - стт. На рис. 3.26а показано влияние величины остаточных напряже-

Рис. 3.26

Влияние на жесткость напряженного состояния (а) величины остаточных напряжений m = о2 ост/от и (б) относительной глубины В/а и остроты а/p надреза

ний m на распределение жесткости ^ при постоянной относитель­ной глубине двусторонних гиперболических выточек В/a = 4.

Серия кривых для относительно острых выточек (a/p = 25) по­казывает, что в этом случае при увеличении остаточных напряже­ний от 0,2 до 1,0 предела текучести жесткость напряженного со­стояния в центральных частях сечения возрастает от 1,8 до 3,72. Это значит, что если такой надрез будет в стыковом сварном шве стали с пределом текучести стт = 25 кг/мм2, то в центральных час­тях минимального сечения сталь не будет пластически деформи­роваться до напряжений ^ = 25 • 3,73 = 93 кг/мм2. Такая форма концентратора очень опасна в металлической конструкции. Но она может с успехом быть использована для экспериментальных ис­следований хрупкого разрушения в научных исследованиях.

В нижней части рис. 3.26а показаны две кривые для надрезов относительно малой остроты (a/p = 4). Видно, что при надрезах малой остроты влияние остаточных напряжений на жесткость напряженного состояния центральных частей опасного сечения значительно меньше. Таким образом, влияние остаточных напря­жений, перпендикулярных внешней растягивающей нагрузке, усиливается с увеличением остроты концентраторов.

На рис. 3.26б показаны кривые, позволяющие оценить влия­ние относительной глубины концентратора В/а при m =1, что ха­рактерно для непроваров и других вытянутых дефектов сварных швов.

Основная серия кривых построена для остроты a/p = 25. Вид­но, что при увеличении относительной глубины надрезов от В/ a = 1,1 (10%) до 10 жесткость напряженного состояния возраста­ет от 2,7 до 4,3. Такое увеличение катастрофично для конструк­ции. Но заметим, что даже в экспериментальных условиях весьма сложно изготовить образцы с В/a больше 3-4. Поэтому концен­траторы с В/a = 10 представляют только теоретический интерес.

В нижней части этого графика приведены кривые для надре­зов малой остроты. Видно, что при a/p = 4 влияние остаточных напряжений существенно меньше. При остроте а/р = 2 это влия­ние практически исчезает.

На рис. 3.27 такие же кривые показаны для дефекта в виде внутреннего эллиптического отверстия; В — полуширина пласти­ны. За а принято расстояние от корня дефекта до края пластины (полуширина нетто сечения).

На рис. 3.27а представлены кривые распределения жесткости напряженного состояния при постоянной относительной глубине дефекта (В/a = 4). В средней по высоте части этого рисунка серия

кривых, показанных тонкими линиями, демонстрирует влияние величины остаточных напряжений m при постоянной, довольно большой остроте дефекта (t/p = 25). Видно, что в этих условиях ^max изменяется под влиянием остаточных напряжений значитель­но меньше (от 2,1 до 2,7), чем в случае двусторонних надрезов (рис. 3.26а). Но это связано только с недостаточной остротой над­реза. Кривые в верхней части рисунка для t/p = 100 и t/p = 1000 показывают, что при значительно более острых дефектах ^max в случае внутреннего дефекта достигает тех же значений, что и для внешних гиперболических выточек.

На рис. 3.27б показано влияние относительной глубины В/а внутреннего эллиптического дефекта при m = 1. В средней по вы­соте части графика показано увеличение В/а от 1,1 до100 при ост­роте t/p = 25. Видно, что при этой остроте относительная глубина дефекта практически не влияет на ^max. Однако при t/p = 2 в ниж­ней части рисунка повышение ^ при увеличении глубины дефекта

от 1,1 до 100 вполне ощутимо. Кроме того, верхняя кривая рисун­ка показывает, что при остроте внутренней выточки t/p = 1000 и В/а = 100 жесткость напряженного состояния достигает столь же высоких значений, как и у двусторонних внешних надрезов на рис. 3.266.

3.1.7.4.

ВЫВОДЫ

В этом параграфе рассмотрено влияние на жесткость напряжен­ного состояния ^ трех количественно измеряемых факторов:

■ относительная острота дефекта (а/p или t/p);

■ относительная глубина дефекта В/a;

■ величина поперечных внешней нагрузке остаточных напряже­ний m = oz ост/от.

Вычисления сделаны для двух характерных форм концентра­тора (внешняя двусторонняя гиперболическая выточка и внутрен­ний эллиптический дефект). Из приведенных результатов расче­тов видно, что:

■ характер влияния перечисленных факторов на максимальное значение жесткости напряженного состояния одинаков для обеих форм концентратора;

■ с увеличением численного значения каждого из факторов ^max возрастает; когда остаточных напряжений нет, предельная ве­личина ^max = 2,56, когда m = 1, предельное значение достига­ет ^max = 5 (см. рис. 3.23), но практически реализовать на об­разце в виде пластины ^max = 5 невозможно;

■ влияние рассмотренных выше трех факторов на максималь­ную жесткость напряженного состояния неаддитивно; оно уси­ливается при увеличении численных величин двух других фак­торов.