ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ИСЧЕРПАНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ

Влияние предварительной пластической деформации сжати­ем на прочность образцов исследовал американский исследователь С. Майлонас (С. Mylonas).

Из обычной низкоуглеродистой ста­ли он изготовил серию достаточно круп­ных (300x300x25 мм) образцов с остры­ми боковыми надрезами. Вид образцов показан на рис. 6.43.

Образцы подвергались предваритель­ному сжатию при различных усилиях (светлые стрелки). После этого образцы разрушали при растяжении усилиями, направленными вдоль черных стрелок.

В результате этих экспериментов Май- лонас обнаружил, что некоторые образ­цы, у которых при сжатии в вершинах концентраторов возникли заметные пластические деформации, при после­дующем растяжении разрушаются при номинальных напряжениях порядка половины от напряжений предела текучести. Разрушение было хрупким, без видимых сле­дов пластической деформации при растяжении. Майлонас назвал это явление «исчерпанием пластичности» металла при его пред­варительной деформации сжатием.

Далее Майлонас упростил методику этих испытаний: из той же стали изготовил серию брусков, сечением примерно 20x20 мм и предварительно их загибал на оправке на различный угол и ра­диус кривизны. Потом он разгибал эти образцы (как показано в левой верхней части рис. 6.44), фиксировал угол поворота и ради­ус кривизны, при котором происходил излом.

Некоторые образцы испытывались при комнатной температу­ре; также одни образцы после загиба при комнатной температуре подвергались старению, а после разгибались при комнатной тем­пературе. Другие загибались при +250°С и затем разгибались при комнатной температуре. Это отражено типом линий, которые со­единяют точки на рис. 6.44.

Я, используя теорию изгиба для кривого бруса с плоскими се­чениями, пересчитал углы поворота и силы, опубликованные Май - лонасом, на напряжения и деформации крайнего волокна со сто­роны вогнутой поверхности образца. Эти результаты представлены

черными точками на центральном графике рис. 6.44. Нижняя ле­вая точка для каждого образца соответствует напряжениям и пла­стическим деформациям в опасной точке образца в конце предва­рительного его загиба. Вторая точка соответствует напряжениям и деформациям в опасной точке в начале разгиба этого образца. Эти точки не совпадают, возможно, из-за старения наклепанного металла в промежутке времени между загибом и разгибом образ­цов или из за погрешностей эксперимента и расчета.

Если образец разрушался без заметной пластической дефор­мации разгиба (пластичность по Майлонасу исчерпана), то для образца результат эксперимента ограничивается двумя точками. Если пластичность не исчерпана, то вторая точка соединена с третьей точкой, которая соответствует моменту разрушения об­разца.

Из рисунка видно, что пластичность образцов при разгибе либо практически равна нулю, либо достаточно велика и составляет 40­60%. Напряжения в момент излома образцов с исчерпанной пла­

стичностью — 100...120 кг/мм2, что по порядку величины соот­ветствует сопротивлению отрыва для низкоуглеродистой стали. Все это не похоже на исчерпание пластичности.

Основываясь на формуле (6.112), можно утверждать, что явле­ние, обнаруженное Майлонасом, определяется не исчерпанием пластичности, а сдвигом переходной температуры Тнп до значений выше комнатной за счет предварительного наклепа металла сжа­тием и его старения.

В сварных конструкциях это явление наблюдается, когда на свариваемых кромках имеется надрез или какой-либо дефект в конце предварительно сваренного шва, входящего на свариваемую кромку. Тогда корень дефекта при сварке второго шва наклепыва­ется сжатием и динамически стареет. Это напоминает взведенный курок у оружия: небольшое усилие — и следует катастрофическое хрупкое разрушение. Вот почему в ответственных конструкциях все пересечения сварных швов обязательно контролируются фи­зическими методами на отсутствие дефектов сварки.