Слаботочка Книги

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [38] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

деленно, либо интеграл упругопластических деформаций е на длине CD в пределах зоны пластических деформаций (рис. 3.33, в). В последнем качестве величина б как характеристика напряженно-деформированного состояния у конца трещины получает все большее использование.

Характеристикой деформированного состояния металла вблизи надреза является также коэффициент интенсивности деформаций V (м/), который в простейшем случае концентратора с параллельными гранями а = О (рис. 3.33, а) вычисляется по формуле

V = en,ax"/p=ecpas"/p- (3.37)

Комплекс «Е ]/ р слабо зависит от р, так как в случае параллельных граней надреза коэффициент концентрации w Л/")/р. Значение величины Л пропорционально При р = О (трещина) значение величины V с точностью до постоянного коэффициента совпадает с коэффициентом интенсивности напряжений

V=2Kl{VnE). (3.38)

При а О размерности величин У и /С зависят от угла а.

Таким образом, для численного определения V по формуле (3.37) необходимо знать геометрические размеры тела и среднюю деформацию Вер.

Использование рассмотренных в настоящем параграфе понятий для определения механических характеристик металла и сварных соединений дано в следующем параграфе.

§ 10. Харакгеристшги сопротивляемости металла разрзшхеиию в присутствии коицеитраторов

Традиционным приемом оценки механических свойств металла является нагружение образца или детали до разрушения с регистрацией в процессе испытания и (или) после него каких-либо характеристик напряженно-деформированного состояния. При обработке результатов определяют точки, соответствующие переходу от одного состояния к другому. Например, напряжение в момент начала текучести называют пределом текучести материала а, значение коэффициента К в момент начала движения трещины называют критическим коэффициентом интенсивности напряжения материала Кс-Не следует смешивать между собой характеристики напряженно-деформированного состояния (например, о - напряжение) и механические характеристики металла (а - предел текучести металла), часто обозначаемые одинаковыми буквами с введением различных индексов.

Механические характеристики могут быть классифицированы по различным признакам. В частности, можно выделить характеристики, оценивающие сопротивляемость .металла появлению трещины в концентраторе, началу движения имеющейся трещины, распространению трещины.

Появление трещины в концентраторе. Наиболее распространенной характеристикой оценки прочности металла, сварного соединения или детали в присутствии концентратора является среднее разрушающее напряжение Оср.р, определяемое в случае растяжения и среза отношением разрушающей силы Рр к площади ослабленного сечения или отношением разрушающего момента Мр к моменту сопротивления W при изгибе. Однако оценка свойств только по среднему напряжению часто не обнаруживает отрицательного влияния концентратора, пока он не превысит некоторого значения. Например, испытание стыкового (рис. 3.34, а) или углового (рис. 3.34, б) шва с непроваром до разрушения может давать

Рис. 3.34. Вид диаграммы при испытании сварных соединений с непроваром: а, б - образцы; в - диаграмма

высокие значения Рр и Оер.р при небольших размерах непровара и достаточной пластичности металла. При увеличении размера непровара или ухудшении свойств металла среднее разру-ш ающее н ап ря жение о ср.р будет уменьшаться. Целесообразно наряду с определением Рр регистрировать пластичность металла или соединения Ар, например, путем записи в процессе испытания перемещения А, т. е. изменения расстояния между точками А и Б. На рис. 3.34, в показана диаграмма Р (А). Кривая 1 указывает на большую пластичность соединения, а кривая 2 свидетельствует о малой пластичности. При увеличении толщины металла или непровара при малой пластичности средние разрушающие напряжения могут заметно падать, принимая значения, отмеченные крестиками. Для исключения влияния упругости участка АВ можно из полного перемещения Ар вычесть упругую его составля-

ющую Аупрр и получить пластическую = Ар - Ау„р.р (рис. 3.34, в).

Значение Ар характеризует щую пластическую ном концентратором сечении:

среднюю деформацию

составляющую Aj,j,.p =

разрушаю-бср.р в ослаблен-

Бср. р Апл р,

уел»

где /ртл-некоторая условная длина (рис. 3.34, а), на которой распределены деформации е, образующие перемещение Ар. В ряде случаев А, р Аупр.р и можно пользоваться для оценок величиной An.

Оценка свойств сварных соединений по среднему разрушающему напряжению Оср.р используется очень широко. Значительно реже применяют оценку по пластичности ер р, например при испытаниях на изгиб стыковых и нахлесточных сварных соединений (рис. 3.35). Образец нахлесточного или стыкового соединения (рис. 3.35, а, б), имеющий ослабление для сосредоточения деформаций вблизи линии сплавления, устанавливается в приспособление (рис. 3.35, д) для консольного изгиба образца и нагружается до появления трещины по линии сплавления. Этот момент может быть зарегистрирован визуально. Испытание прекращается, измеряется угол

		1 1 1
	1 -

Рис. 3.35. Определение ep. р при испытании сварных соединений на изгиб:

а - образец нахлесточного соединения; б - образец стыкового соединения с полным проваром; в - образец стыкового соединения с непроваром; г - образец после испытаинГс; д - приспособление для испытаний

8р изогнутого образца (рис. 3.35, г), по значению которого можно приближенно определить среднюю разрушающую деформацию 8,р,р на поверхности образцов:

ecp.p = eps/(2/). (3.39)

где 8р-угол поворота, рад; s - толщина металла; /-ширина ослабления для образцов с полным проваром. Рекомендуется принимать / = s, тогда

ecp.p = V2- (3.40)

Если разрушение образца произошло внезапно, то по зарегистрированному перемеп;ению /р в момент разрушения приближенно вычисляется 6р = f/L, где L - расстояние от плоскости концентратора до точки контакта штока с образцом.

Схема испытания на рис. 3.35, д может быть использована для определения свойств металла стыкового шва в присутствии концентратора типа непровара (рис. 3.35, в). При непроваре более 30-35 % от толщины металла ослабление / можно не создавать. В образцах с непроваром из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, как показывают экспериментальные исследования.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [38] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89