|
| |
|
Слаботочка Книги напряжений - усталостная прочность понизилась до 56 МПа. Таким образом, остаточные напряжения могут быть не только вредными, но и полезными. Если в зоне наибольших растягивающих напряжении от внешних нагрузок создать остаточные сжимающие напряжения, то последние будут способствовать повышению усталостной прочности сварных соединений. Благоприятные остаточные напряжения сжатия можно создать местной пластической деформацией. С этой целью сварные соединения иногда подвергают поверхностной механической обработке: прокатке роликами или, что является более простым и удобным, обдувке дробью, обработке пневматическим молотком или пучком проволок ударными методами. При этом в поверхностных слоях металла происходит пластическая деформация, которая вызывает наклеп металла, сопровождающийся повышением о,., и, кроме того, образуются остаточные напряжения сжатия. Чем выше коэффициент концентрации напря- 2iwna, шмпа. 12 о мпа. soma. Рис. 4.14. Влияние конструкции усталостную прочность: а - выкружка в целом элементе полосы; б - выкружка в приваренном элементе; в - деконцентратор; г -- Швы без обработки 0-ГМПа 200 180 160 120 100 80 60  (Эг-МПа т 120 100 80 60 10 2 д t 56 810 ZIOH 0 2 3 56 8 10 2 3 tSOSloH Рис. 4.15. Результаты испытаний сварных образцов с фланговыми (а) и пересекающимися стыковыми (б) швами при переменных нагрузках: / - в исходном состоянии; 2 - после высокого отпуска жений в сварном соединении, тем более эффективно применение поверхностной обработки швов. Эффект повышения предела выносливости сварных точечных соединений достигается их обжатием ковочным давлением при осты- вании. Проковка повышает сопротивляемость усталостным разрушениям в 1,4-2 раза, а при обработке специальными инструментами и скоростной проковке - в 2,2-3 раза. Институтом электросварки им Е. О. Патона разработан способ повышения усталостной прочности сварных соединений обжатием посредством взрыва. Вдоль швов укладывают трубки со взрывчатым веществом. В результате действия взрывной волны усталостная прочность повышается. Выносливость сварных соединений может быть увеличена предварительным их нагружением при одновременном устранении вредных растягивающих остаточных напряжений в зоне концентрации. Иногда считают полезным создавать предварительные напряжения в тонкостенных конструкциях и подвергать их вибрации. При этом остаточные растягивающие напряжения уменьшаются на несколько десятков процентов, а сопротивление усталостным нагрузкам повышается. § 5. Несущая способность сварных соединений при переменных нагрузках Расчет прочности сварных конструкций, работающих под переменными нагрузками, производится по марке металла, характеристике цикла г, эффективным коэффициентам концентрации напряжений Кэ и продолжительности эксплуатации, определяемой числом нагружении. Следует подчеркнуть, что сварные соединения при переменных нагрузках рассчитываются, во-первых, с учетом прочности основного металла, находящегося в зоне сварных швов, где в результате концентрации напряжений прочность существенно снижается, а во-вторых, с учетом прочности самого шва. Единая методика определения прочности сварных конструкций при переменных нагрузках отсутствует. При проектировании строительных конструкций руководствуются нормами СНиПа; разработаны нормативные данные для судо-строенчя, конструирования подъемно-транспортных машин, мостостроения. Указанные нормы имеют некоторые различия, учитывающие особые условия работы. При расчете по СНиПу основное внимание при переменных нагрузках уделяют расчету прочности основного металла в зоне сварных швов, считая, что прочность швов достаточно обеспечена расчетом на равнопрочность основному металлу при статическом нагружении. При этом эффективные коэффициенты концентрации напряжений учитываются косвенным путем. Каждый тип соединения причисляется к одной из восьми условных групп. Номера этих групп для характерных сварных соединений приведены в табл. 4.6. Целая полоса металла относится к группе 1, при наличии в ней выреза - к группе 1 или 4 в зависимости от радиуса выреза Металл в стыковых соединениях в месте перехода к необработанному стыковому шву итносят к группе 4 или 5, а то же соединение при обработке стыкового шва - к группе 2 или 3. Таблица 4.6 Группы элементов и соединений при расчете ка усталость по СНиПу. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений Кэ по нормам Минтяжмаша для краностроения Схема соединения и расположение расчетного сечения Характеристика сечения Л S Со) Основной металл с необработанной прокатной поверхностью и с прокатными, обрезанными или обработанными механическим путем кромками в сечениях вне сварных швов, заклепок и болтов То же, но с кромками, обрезанными газовой резкой: машинной ручной 1,0/1,0 1,2/1,2 1,8/1,4 Основной металл с необработанной прокатной поверхностью и обработанными механическим путем кромками при разной ширине в радиусе перехода: г = 200 мм г = 10 мм 1,0/1,0 2,0/1,6  Основной металл в месте перехода к необработанному стыковому шву с усилением, имеющим достаточно плавный переход: а) при стыковании листов одинаковой толщины и ширины б) при стыковании листов разной цшрины или листов разной толщины с плавным переходом 1,8/1,4 2,5/2,0 Основной металл в месте перехода к стыковому шву, обработанному в этом месте абразивным кругом или специальной фрезой: а) при стыковании листов одинаковой толщины и ширины б) при стыковании листов разной толщины илн ширины 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 |