ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
Конструкции испытанных образцов показаны на рис. 36. Было исследовано распределение напряжений по ширине образ ца (вдоль оси С—С) в основной пластине (0,24% С, 0,40% Мп, 0,02% Si, os = 26,1 кгс/мм2; aB= 45,2 кгс/мм2) с надрезом при различных размерах b u d накладок. Во избежание возникнове ния трещин в процессе сварки надрез был выполнен после окончательного изготовления всего образца.
Рис. 36. Размеры образца (см. рис. 34) [41]:
Пример распределения напряжений по ширине пластины показан на рис. 37. В зоне накладки распределение напряжений равномерное. На рис. 38 показана связь между коэффициентом
концентрации напряжений К (отношение локального |
напряже |
|||
ния к среднему) |
и отношением |
ширины накладки |
к ширине |
|
- |
чн |
|
|
|
основной пластины ——. |
|
|
|
|
|
ап |
|
|
|
Была проведена серия испытаний при четырех значениях |
||||
размера b и постоянной величине d, равной 30 мм (см. рис. |
36). |
|||
В серии неотпущенных сварных |
образцов (обозначенной |
EW) |
||
89
основная пластина была предварительно отпущена в течение 1 ч при 650° С, после чего к ней с обеих сторон были приварены на кладки и ребра жесткости; затем был сделан надрез. В серии образцов (обозначенной ER) после окончательного изготовле ния образца был проведен отпуск в течение 1 ч после чего сде лан надрез.
Температурная зависимость разрушающего напряжения для
образцов такой |
сложной |
конструкции |
с |
надрезами |
и общая |
|||||||||
ß, кгс/мм2 |
|
|
|
|
|
|
классификация |
вида |
разруше |
|||||
|
|
|
|
|
|
ния |
показаны |
на рис. 39—42, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
заимствованных из работы [41]. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
На этих |
графиках приведены |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
данные |
определения |
ударной |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
вязкости на образцах Шарли с |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
V- и U-образным |
надрезом из |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
материала основной |
пластины. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Можно видеть, что критическое |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
напряжение |
(разрушающее) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
' |
4 M |
1—Г-1—І—І—1 1 1 1—1 1 1 |
1 1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Q6- 36, d*3Q |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
\ b = 7 2 , d * 3 Q |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N. 6 - ш.о-зо |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
'b»72 °tt°90^< \*",B0'd■30 |
|
- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■♦H----2'•—•" |
_ |
_ |
|
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
пластины |
образца, |
показанного |
на |
——1■—<■——1 .——1 I—>1—<■1—>—.I—1■—■I—1I—■1і—і—-*I—-lI—■I— , |
||||||||||
рис. 34 и 36, без надреза в основной |
||||||||||||||
пластине [41]. Образец типа ES |
(6 = |
0 |
0,1 |
0,2.2 0,} ОА 0,5 0.6 |
0J 0,0ДВ 090,9 10. -* |
|||||||||
= 72 мм, |
d = 30 |
мм) |
в исходном |
Рис. |
38. |
|
Зависимость |
|
|
Ьп |
||||
состоянии |
после |
сварки. |
На |
кривых |
|
концентрации |
||||||||
показаны средние измеренные напря |
напряжения К от соотношения шири |
|||||||||||||
жения. По оси |
ординат—локальное |
ны накладок Ь„ и расстояния d меж |
||||||||||||
напряжение, |
по |
оси абсцисс — |
ду ними в центре |
(/) и у края |
(2) ос |
|||||||||
(расстояние от оси образца) |
|
новной пластины шириной Ьп [41] |
||||||||||||
резко падает при температуре, обозначенной ТСь- Удлинение при разрушении составило более 0,07% и менее 0,05% при темпера турах немного выше и ниже TCl. Удлинение возрастает до ве
личины деформации на пределе |
текучести при |
температурах, |
|
близких к переходной температуре, определенной |
на |
образцах |
|
Шарли с Ѵ-образным надрезом |
(при уровне ударной |
вязкости |
|
2,1 кгс-м/см2), и превышает деформацию на пределе |
текучести |
||
при температурах выше ѴТГі5.
В неотпущенных сварных образцах с надрезом и свароч ными остаточными напряжениями в зоне надреза минимальное разрушающее напряжение при частичном разрушении, вычис ленное для сечения нетто, т. е. за вычетом площади надреза,
90
составило |
6% предела |
текучести |
при комнатной |
температуре. |
|
С другой |
стороны, |
для |
образцов, |
подвергнутых |
термическому |
снятию напряжений, |
в которых отсутствовали остаточные сва- |
||||
Рис. |
39. |
Температурная |
зависимость |
Рис. |
40. |
Температурная |
зависимость |
|||||||||||
разрушающего напряжения для об |
удлинения б на первой стадии разру |
|||||||||||||||||
разцов, |
показанных |
на |
рис. |
34 и 36, |
шения |
образцов, |
показанных |
на |
||||||||||
в исходном |
после |
сварки состоянии: |
рис. 34 и 36, в исходном после свар |
|||||||||||||||
I — хрупкое разрушение с небольшой |
ки состоянии: |
I — хрупкое |
разруше |
|||||||||||||||
пластической |
деформацией; |
II — по |
ние с небольшой пластической дефор |
|||||||||||||||
лухрупкое |
разрушение |
с |
высокой |
мацией; |
|
II — полухрупкое |
разруше |
|||||||||||
пластической деформацией; III — раз |
ние с высокой пластической деформа |
|||||||||||||||||
рушение после начала текучести; |
цией; I I I — разрушение |
после |
начала |
|||||||||||||||
ао |
— частичное разрушение: |
текучести; |
* 9 |
— частичное |
разру |
|||||||||||||
|
□ Д О — полное разрушение; |
шение; |
0 Д О — полное |
разрушение; |
||||||||||||||
а — критическая |
кривая |
для |
полного |
I — критическая кривая |
для |
|
полного |
|||||||||||
разрушения основного металла с над |
разрушения основного металла с над |
|||||||||||||||||
резом; |
б — критическая |
кривая для |
резом; |
2 — критическая |
кривая |
для |
||||||||||||
полного |
|
разрушения |
|
образцов |
полного |
|
разрушения |
|
образцов |
|||||||||
EW-72-30; Ь — критическая |
кривая |
EW-72-30; |
3 — критическая |
|
кривая |
|||||||||||||
для |
полного |
разрушения |
образцов |
для |
полного |
разрушения |
образцов |
|||||||||||
EW-36-30; |
ор/сТт — отношение средне |
EW-36-30; |
4 — предел текучести |
при |
||||||||||||||
го разрушающего напряжения к пре |
|
комнатной температуре |
|
|||||||||||||||
делу |
текучести |
основного |
металла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
при комнатной температуре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
рочные напряжения, а имелась только концентрация напря жений, минимальное разрушающее напряжение оказалось равным всего 36% предела текучести (см. рис. 4). Эти факты являются примечательными.
91
Следует напомнить, что в серии EW надрез производили после сварки, а в серии ER после сварки и термического снятия напряжений. Терадзава, Отани, Иошиди и Тери [47] установили,
6„. кгс/нн! |
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
6.% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
/ |
|
|
|
|
|
|
/// |
|
|
|
/ |
|
|
II |
|
|
|
III |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—\—1— 1—1— I—I— 1— 1— 1— 1— 1— I— 1— |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
30 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
о |
ER-36-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
10 |
_ |
|
|
|
° |
ER-36-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
- |
|
|
|
л |
ER-72-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
- ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
□ |
ЕВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
Â. |
£4= £ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
СмSb.CSi |
|
|
|
I |
_1_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
____ 1 |
1 |
|
1 1____ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
а |
ER-36-30 |
|
|
|
|||||||
|
-6 0 - 6 0 -2 0 |
0 |
20 |
|
60 °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
о ER-36-30 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 41. |
Температурная |
|
зависи |
|
|
|
|
а |
ER-72-30 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
а |
Ев |
|
|
|
|
||||||||||||||
мость |
разрушающего |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
для |
|
образцов, |
|
показанных |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
рис. 34 и 36, |
после |
термического |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
снятия |
напряжений |
[41]: |
|
сГр/ат — |
|
-60 |
-60 |
-20 |
0 |
20 |
60 |
|
||||||||||||
отношение среднего |
разрушающе |
|
|
|||||||||||||||||||||
Рис. |
42. |
Температурная |
зависимость |
|||||||||||||||||||||
го напряжения к пределу текуче |
||||||||||||||||||||||||
сти |
основного |
металла |
при ком |
удлинения б на первой стадии разруше |
||||||||||||||||||||
натной |
температуре; |
/ — хрупкое |
ния |
образцов, |
показанных |
на рис. 34 и |
||||||||||||||||||
разрушение |
с |
небольшой |
|
пласти |
36, после термического снятия напряже |
|||||||||||||||||||
ческой |
деформацией; |
II — полу |
ний [41]: / |
— хрупкое разрушение |
с не |
|||||||||||||||||||
хрупкое |
разрушение |
с |
|
высокой |
большой |
|
пластической |
деформацией; |
||||||||||||||||
пластической |
деформацией; |
III — |
II — полухрупкое |
разрушение с |
высокой |
|||||||||||||||||||
разрушение |
после |
начала |
текуче |
пластической |
деформацией; III — разру |
|||||||||||||||||||
сти; |
О — частичное |
разрушение; |
шение после начала текучести; |
О — час |
||||||||||||||||||||
□ Л О — полное |
разрушение; |
I — |
тичное разрушение; ШЛО— полное раз |
|||||||||||||||||||||
критическая |
кривая |
для |
|
полного |
рушение; |
|
I — критическая |
кривая |
для |
|||||||||||||||
разрушения |
основного |
металла |
с |
полного |
разрушения |
основного |
металла |
|||||||||||||||||
надрезом; 2 — критическая |
кривая |
с надрезом; 2 — критическая кривая для |
||||||||||||||||||||||
для |
полного разрушения образцов |
полного разрушения образцов ER-72-30; |
||||||||||||||||||||||
ER-72-30; |
3 — критическая |
кривая |
3 —критическая |
кривая |
для |
полного |
||||||||||||||||||
для |
полного разрушения |
образцов |
|
разрушения образцов ER-36-30; |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
ER-36-30 |
|
|
|
|
|
|
4 — комнатная температура |
|
||||||||||||
что ударная вязкость снижается в случае предварительной деформации при высокой температуре. Кроме того, ранее было показано, что с увеличением концентрации напряжений около надреза критическая температура возрастает, а разрушающее напряжение уменьшается.
92
Распределение остаточных напряжений в направлении оси Y вдоль линии, отстоящей на расстоянии 15 мм от края накладки, показано на рис. 43. Локальные остаточные напряжения вблизи
углового |
шва достигают |
предела |
текучести, |
если |
даже при |
|
варены |
небольшие |
накладки. Корреляция |
между |
разрушаю |
||
щим напряжением |
и |
степенью |
концентрации |
напряжений |
||
в сложных образцах, разрушившихся хрупко с небольшой пластической деформацией (при температурах от —59 до —67°С), показана на рис. 44.
Расстояние от оси образца
Рис. 43. Распределение остаточных напряжений вдоль осн У, обусловленных приваркой накладок [41]: 1 — средняя кривая; 2 — накладка
Квадратики на рис. 44 и 39—42 соответствуют разрушаю щему напряжению в серии образцов в виде пластин (обозначен ной ЕВ) того же состава и размеров, что и основная пластина в образцах сложной конструкции с тем лишь отличием, что цен тральные надрезы в них были сделаны после отпуска в течение
1 ч при 650° С.
Кихара и др. [41] проанализировали напряжение возник новения разрушения в сложных образцах, предположив, что хрупкая трещина может возникнуть и развиваться, если напряжение при развитии трещины релакеирует до определен ного значения. Полагая, что напряжение, необходимое для развития трещины, возникающей в широкой пластине с цен тральным надрезом, дает критическое значение напряжений и для образца сложной конструкции и пренебрегая влиянием внутреннего отверстия в надрезе, они получили для критиче ского значения напряжения в сложных образцах со снятыми напряжениями, испытанных при температурах от —53 до —66° С, значение 2,5 кгс/мм2.
93
Расчет производили по формуле
яСа2 я - 18-29,42
Е19 800
сподстановкой в нее значений, полученных при испытании пла стины с центральным надрезом при —63° С.
Были рассчитаны также критические значения средних напряжений для различных коэффициентов концентрации в над
6„, кгс/нмг |
|
|
|
резе; на графике (см. рис. 44) эта |
|||||||
|
|
|
зависимость |
показана |
сплошной |
||||||
|
|
|
|
|
|
кривой, которая хорошо согласу |
|||||
|
|
|
|
|
|
ется с экспериментальными дан |
|||||
|
|
|
|
|
|
ными. Особый интерес представ |
|||||
|
|
|
|
|
|
ляет тот факт, что, как оказалось, |
|||||
|
|
|
|
|
|
различие в разрушающем напря |
|||||
|
|
|
|
|
|
жении |
для |
неотпущенных |
свар |
||
|
|
|
|
|
|
ных образцов конструкции и та |
|||||
|
|
|
|
|
|
ких же |
образцов, |
подвергнутых |
|||
|
|
|
|
|
|
отпуску, при коэффициентах кон |
|||||
|
|
|
|
|
|
центрации напряжений, больших |
|||||
|
|
|
|
|
|
1,5, связано в основном с концен |
|||||
|
|
|
|
|
|
трацией напряжений. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Изучались также условия ос |
|||||
|
|
|
|
|
|
тановки трещины в частично раз |
|||||
|
|
|
|
|
|
рушившихся образцах. Для этого |
|||||
|
|
|
|
|
|
случая было использовано урав |
|||||
|
|
|
|
|
|
нение, |
описывающее поле |
оста |
|||
|
|
|
|
|
|
точных напряжений, которое вы |
|||||
|
|
|
|
|
|
вели Канадзава, Оба |
и Мачида |
||||
Рис. |
44. |
Зависимость |
разрушаю |
[49] на основании |
анализа |
поля |
|||||
щего |
напряжения |
от |
концентра |
напряжений |
у трещины. Распре |
||||||
ции |
напряжений |
[41]. |
Цифры |
деление напряжений при возник |
|||||||
в скобках обозначают температу |
|||||||||||
ру испытания. По |
оси |
|
абсцисс — |
новении трещины в частично раз |
|||||||
коэффициент концентрации |
рушившихся |
образцах |
показано |
||||||||
|
|
напряжений |
|
|
на рис. 45; напряжение, необходи |
||||||
жается |
следующим |
|
мое для развития трещины, выра- |
||||||||
видоизмененным |
уравнением |
Канадзава |
|||||||||
и др.: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для случая 0 < с < а |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
G = й2 |
|
|
|
|
( 1) |
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k —<3\ уИс; |
|
|
|
|
( 2) |
|
для случая а < с < d |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
VI |
|
|
2а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л \ arcsin |
|
|
|
|
( 3 ) |
|
94