СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

О НАЛОЖЕНИИ ДЕФОРМАЦИЙ (НАПРЯЖЕНИЙ) ОТ ВНЕШНИХ СИЛ НА СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ (НАПРЯЖЕНИЯ)

Если отвлечься от термического сложного нагружения в про­цессе сварки и остывания (см. стр. 3 в работе [117]), то эта про­блема имеет три аспекта.

1. Сварочные деформации и напряжения во всех точках свар­ной конструкции находятся в упругой области, и последующее приложение эксплуатационной нагрузки вызывает в этих точках только дополнительные упругие деформации. В таких случаях деформации и напряжения в каждой точке можно найти алгебраи­ческим суммированием соответствующих сварочных деформаций (напряжений) с деформациями (напряжениями) от эксплуатацион­ной нагрузки.

2. Сварочные деформации (напряжения) во всех точках свар­ной конструкции находятся в упругой области, но последующее приложение эксплуатационной нагрузки может вызвать в отдель­ных зонах пластические деформации. В таких случаях для на­хождения суммарных деформаций и напряжений в точках этих зон необходимо решать соответствующую задачу пластичности при простом нагружении, используя для этого теорию малых упруго-пластических деформаций [44], причем на поверхностях раздела областей упругих и упруго-пластических деформаций должны быть выполнены условия непрерывности (гл. 4).

3. Сварочные деформации и напряжения в отдельных зонах сварной конструкции находятся в упруго-пластической области. При приложении эксплуатационной нагрузки эти зоны могут оказаться в условиях сложного нагружения. В таких случаях для нахождения суммарных деформаций и напряжений в точках этих зон необходимо решать соответствующую задачу пластич­ности при сложном нагружении [45] [12]. На поверхностях раздела областей упругих и упруго-пластических деформаций простого и сложного нагружения должны быть выполнены условия непре­рывности. В общем случае эти поверхности раздела в процессе нагружения могут изменять свои формы, размеры и положение.

Необходимость приведенной выше классификации возможных состояний сварной конструкции обусловлена различием в поведе­нии металла. Действительно, по теплофизическим и термомеха­ническим характеристикам можно выделить две группы металлов. К первой из них относятся стали с достаточно высокими значе­ниями Тк и относительно низкой теплопроводностью, в силу чего изотермические поверхности оказываются вытянутыми по линии перемещения источника нагрева, а наибольшая ширина изотерми­ческой поверхности Тк весьма ограничена. В этих случаях эта ограниченная по ширине зона получает значительную активную

пластическую деформацию нагрева а (Тк — Т0). После остыва­ния эта зона оказывается в упруго-пластическом деформирован­ном состоянии (см. гл. 7, 8), и проблема наложения сводится к задаче пластичности при сложном нагружении (см. аспект 3). Ко второй группе можно отнести титановые и алюминиевые сплавы, медь с относительно низкими значениями Тк и большей теплопро­водностью, приводящей к округлым изотермическим поверхно­стям. Здесь наибольшая ширина изотермической поверхности Тк оказывается значительной и эта зона получает сравнительно низ­кую активную пластическую деформацию нагрева а (Тк — Т0), которая к тому же может частично поглощаться пластическими деформациями растяжения при остывании ниже Тк. Поэтому после остывания она может оказаться в упруго-деформированном состоянии [20]. В этом случае проблема наложения решается в соответствии с аспектами 1 или 2.

В зависимости от характера суммарных полей деформаций (на­пряжений) при статическом и повторно-статическом нагружении, устанавливаемых одним из трех указанных выше методов, для расчета на прочность могут быть использованы те или иные методы.

В п. 49 на основе анализа опытных данных показано существен­ное влияние сварочных напряжений на усталостную прочность сварной конструкции. На некоторые б'варные конструкции (на­пример, локомотивы, железнодорожные и трамвайные вагоны, подъемные краны и т. д.) действует не только вибрационная, но и повторно-ударная нагрузка, приводящая к разрушению в более короткие сроки эксплуатации [3]. Мы не останавливаемся на предложенных к настоящему времени методах расчета сварных конструкций на прочность при усталостных и повторно-ударных нагрузках. Эти методы изложены в известных работах [3, 37, 51, 52].

[1] Здесь не рассматриваются другие важные проблемы, возникающие в связи t применением сварки (технологические, металлургические и т. д.).

[2] -І-І-Н

Р

[3] Наравне с условием текучести Мизеса широкое применение находит усло­вие текучести Треска [44, 49, 129].

[4] Несколько другая классификация этих направлений принята в работе [18].

[5] Учет пластических деформаций нагрева зоны, где в предельном состоя­нии Т < Тк, см. п. 31.

[6] 261R1EC1

[7] Опыты проведены А. Н. Дадаевым.

[8] На сегменты I к II внешние связи не наложены. Поэтому поперечная усадка в данном случае не учитывается.

[9] Это утверждение повторяется и в последующих работах [70, 71].

[10] Литературу по этому вопросу см. в работе [117]

[11] Некорректность работ [88] и [73] показана соответственно в работах [13] и [125].

[12] Обзор теорий пластичности при сложном нагружении можно найти также в монографии [117].