ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Вычисление критических значений /-интеграла (JC и Jjc)-

Их определяют на образцах типов 3 и 4 с записью диаграмм «Р-V» для компактных образцов типа 3 и «Р-f» для изгибных об­разцов типа 4. Первый образец доводят до разрушения и анализи­руют диаграмму на основании рис. 6.61.

Если диаграмма относится к типу I, то получение этого типа диаграмм проверяют не менее чем на трех одинаковых образцах при одинаковых условиях испытаний. Далее вычисляют JC по формуле

. V х, (KC)2 • (1 - V2)

Jc t • (b -1) • k E, (6.138)

где ApC — пластическая работа при нагружении до точки C (рис. 6.61). Она вычисляется как площадь диаграммы между кри­вой нагружения и наклонной прямой (C-VpC) или (C-fpC); K*C — условный коэффициент интенсивности напряжений. Его вычис­ляют по формулам табл. 6.4; l — значение исходной длины тре­щины, вычисленное по рис. 6.62.

Значение х и k определено только для образцов типов 3 и 4, формулы для их вычисления приведены в табл. 6.7.

JC (см. ранее) определяется для момента начала движения тре­щины. Поэтому в случае получения при испытании первого образ­ца диаграммы типа II, III или IV, необходимо проведение допол­нительных испытаний на одинаковых образцах в одних и тех же условиях для выяснения влияния подрастания трещины.

Если диаграмма у первого образца типа II, то второй образец статически нагружают до V2 = 0,9VD (или до f2 = 0,9fD) первого образца.

Если диаграмма первого образца типа III или IV, то второй образец статически нагру­жают до V2 = 0,9VC (или до f2 = 0,9fc) первого образца.

Далее образец разгружают и, если испы­тывается сталь, подвергают тепловому окра­шиванию. Оно заключается в нагреве образца до 300°С (600°С для коррозионно-стойких ста­лей аустенитного класса) на воздухе и выдерж­ке при этой температуре в течение 10 мин на каждые 25 мм толщины образца. В результа­те на поверхностях подросшей трещины по­являются цвета побежалости, видные на из­ломе после полного разрушения. По ширине окрашенной части статической трещины на из­ломе измеряют Al; с точностью не менее 0,1 мм, не менее чем в пяти местах. Схема этих заме­ров показана на рис. 6.63.

По ним вычисляют величину подроста тре­щины:

Al = (Al 1 + АІ2 + AI3 + AI4 + Al5)/5.

Если полученный на втором образце под­рост Al меньше 0,3 мм при толщине образца t < 30 мм или Al < 0,01 • t для образцов большей толщины, то полученную по схеме рис. 6.62 длину трещины l2, прирост трещины Al2 и усилие Р2 второго образ­ца используют в дальнейшем расчете J2 по формуле (6.138).

Если полученное среднее смещение Al кромок надреза больше, то в этих условиях дополнительно нужно испытать не менее четы­рех одинаковых образцов. При нагружении каждого последующе­го образца замеченное на боковой поверхности прорастание тре­щины должно быть не менее 0,9Al от прорастания трещины на боковой поверхности предыдущего образца. Вид диаграмм нагруз­ки и разгрузки для образца типа 4 и первой диаграммы типа II показан на рис. 6.64а, для диаграммы первого образца типов III или IV — на рис. 6.646.

По диаграммам для каждого образца при этих испытаниях определяется максимальная нагрузка Р; (это ординаты светлых кружков на рис. 6.64а, б), после которой производится разгрузка образцов. Далее все образцы подвергают тепловому окрашиванию. Затем их доламывают и по изломам находят длину трещины l; и подрастание трещины All. По этим результатам для каждого об-

разца по формуле (6.138) вычисляют Jt и строят график в коорди­натах J-Al, вид которого показан на рис. 6.64в.

Шкала оси абсцисс этого графика зависит от толщины образ­ца t. Если t < 30 мм, по шкале абсцисс откладывают Al, мм. Если толщина образца больше, откладывают отношение Al/t.

Далее, из начала координат графика проводят наклонную пря­мую линию 0N, вычисляемую при t < 30 мм по формуле: J = (ст02 + + стВ) • Al; при толщине больше 30 мм — по формуле: J = (ст02 + + стВ) • Al/t.

Параллельно линии 0N проводят еще 4 линии (0(i)N(i)) из точек оси абсцисс: 0,15; 0,60; 1,05 и 1,50. На полученный график нано­сят точки значений J, вычисленные для образцов со второго по шестой. Эти точки на рис. 6.64в показаны светлыми кружками. Если не менее четырех точек попало в интервал между прямыми 0(1)N(1) и 0(4)N(4) и в каждом из интервалов 0(1)N(1)-0(2)N(2), 0(2)N(2)- 0(3)N(3) и 0(3)N(3)-0(4)N(4) находится не менее одной точки, то через эти точки проводят прямую линию ММ.

Если из всех построенных точек не более двух находятся правее прямой 0(4)N(4), а не менее двух точек лежат в различных интерва­лах между 0(1)N(1) и 0(4)N(4), то для образцов, соответствующих точ­кам, лежащим правее прямой 0(4)N(4), необходимо дополнительно вычислить длину контура S и площадь dF статически подросшей трещины по формулам:

Для точек, лежащих правее прямой 0(4)N(4), скорректирован­ное значение Ji вычисляют по формуле

и наносят на график « J-dl» в виде точки. Через точки, лежащие левее прямой 0(4)N(4), и через скорректированные точки проводят прямую ММ.

Ординату точки пересечения прямой MM с прямой 0N прини­мают за искомое значение JC.

Далее проверяют полученное значение JC на условие коррект­ности по формуле

(6.139)

(6.140)

Коэффициент Pj — 200 при 2/< 0,6; pj — 375 • (g02/gB) + + 425 при o02/aB > 0,6.

Если условие корректности (6.139) выполняется, то JIC при­нимают равным JC. Если условие корректности не выполняется, то для получения величины JIC следует испытать образцы боль­шей толщины.