ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ

Прочность узлов сварных конструкций называется конструк­тивной прочностью. Основная цель испытаний широких пла­стин — получить представление о влиянии температуры на кон­структивную прочность простейших узлов сварных конструкций типа оболочек. Поэтому на рис. 7.10 в верхней части повторен рис. 7.3 с кривыми, построенными по экспериментальным резуль­татам испытаний широких пластин.

Основной особенностью этих кривых являлось резкое паде­ние конструктивной прочности по линии B-E в интервале крити­ческих температур Три Ткр.

Чтобы объяснить (вычислить) это падение прочности, в нижней части рис. 7.10 приведен график температурной зависимости пла­стической податливости зоны разрушения Л1кр.

На верхнем рисунке кривая температурной зависимости сткр (прочности пластин без остаточных напряжений) обозначена бук­вами А, В, С, D.

При температуре ниже Ткнр » » Тнп пластическая податливость Л1кр согласно нижнему рисунку равна нулю. Поэтому (см. рис. 7.9) конструктивная прочность долж­на определяться формулой (7.17).

В качестве собственных на­пряжений в этих пластинах вы­ступают продольные сварочные напряжения, которые в около- шовной зоне равны пределу те­кучести в момент выравнива­ния температур после сварки. Если сварка производилась при + 24°С, то к этой температуре нужно добавить еще температу­ру автоподогрева порядка 100°С. Ориентировочно сварочные на­пряжения (равные стсб, 0) равны пределу текучести при темпера­туре 124°С. На эту величину на верхнем графике рис. 7.10 пони­жены сткр.

Когда температура становится выше Ткнр, пластичность зоны разрушения начинает расти по линии Е-С нижнего графика.

Предполагаемая упругая податливость полей сварочных напря­жений в широких пластинах Al0 показана жирной горизонталь­ной прямой на нижнем графике и равна 0,3 мм. Когда с ростом температуры пластическая податливость А1кр достигает этой вели­чины, собственные напряжения полностью снимаются до момен­та инициации разрушения, и при более высоких температурах не влияют на прочность. Это происходит при верхней критической температуре Тквр. Между критическими температурами конструк­тивная прочность изменяется в соответствии с формулой (7.16) и верхним графиком рис. 7.10.

Если сварку производить при бол ьшей погонной энергии, то ширина поля с высокими сварочными напряжениями возрастет, возрастет ширина упругопластической зоны разрушения на рис. 7.8. Поэтому возрастет упругая податливость поля собственных напря­жений Al0.

Предположим, что Al0 возрастет до 0,6 мм, как показано пре­рывистой горизонтальной прямой на нижнем графике рис. 7.10. Тогда верхняя критическая температура сместится к точке В1 и станет равной +20°C. Это приведет к тому, что на верхнем графике точка В сместится в положение Вг, и температурная зависимость конструктивной прочности в межкритическом интервале темпе­ратур будет представлена прерывистой наклонной кривой Е-Вг.

Чем больше упругая податливость поля собственных напряже­ний (чем больше размеры этих полей), тем выше верхняя критиче­ская температура, тем больше межкритический интервал темпера­тур. В этом заключается одна из причин появления масштабного эффекта.