Файл: Труфяков, В. И. Усталость сварных соединений.pdf

с отверстием и сварных образцов изменялась под влиянием частоты в 2—2,5 раза. При этом, как можно видеть, сопоставляя результа­ ты испытаний сварных образцов (см. рис. 40, б и б), в исследованном интервале изменения т падение выносливости не зависело от вели­ чины асимметрии цикла. Не наблюдалось падения выносливости и под влиянием выдержки образцов под нагрузкой при малых ча­ стотах нагружения. Дополнительная выдержка под нагрузкой в каждом цикле нагружения не приводила к дальнейшему снижению

зависит от частоты нагружения. Однако затруднительно сказать, сливаются ли асимптоты кривых усталости образцов, испытанных при различных частотах, или нет. Решение этого вопроса экспери­ ментальным путем представляет определенные трудности, так как в указанной области возрастает рассеяние результатов, а на испы­ тание только одного образца при частоте 20 цикл/мин и базе 10 млн. циклов требуется более года.

Мосты, краны, подкрановые балки, экскаваторы и многие дру­ гие конструкции загружаются с меньшей частотой чем 20 цикл/мин. Поэтому оценка долговечности сварных соединений таких конст­ рукций при N <С Ю млн. циклов должна производиться с учетом влияния частоты испытаний образцов. В тех случаях, когда часто­ та испытаний отличается от эксплуатационной, в результаты испы­ таний следует вводить соответствующие поправки. Поскольку круп­ ные сварные образцы чаще всего испытываются на частотах 300— 1800 цикл/мин, полученные ограниченные пределы выносливости рекомендуется понижать на 3—4 кГ/мм2, а значения пределов вы­ носливости, установленных на больших базах (5—10 млн. циклов), для практических целей можно принимать без поправок.

I,

6. Асимметрия цикла

Для расчетов на выносливость необходимо знать зависи­ мость сопротивления усталости от асимметрии цикла. Эта зависи­ мость обычно представляется диаграммами предельных напряжений, позволяющих установить безопасную область для любого среднего напряжения от при заранее выбранном числе циклов N.

Построение диаграмм не представляет трудности, когда известно несколько значений пределов выносливости (или ограниченных пределов выносливости), установленных при различных соотно­ шениях наименьшего и наибольшего напряжений цикла. Однако получение таких данных связано с выполнением большого объема экспериментальных работ. Поэтому на практике для построения диаграмм сварных соединений часто ограничиваются определением

68

при иных коэффициентах асимметрии цикла г пределы выносливости изменяются, следуя линейному закону [35].

пользуются предположительными зависимостями между предель­ ным и средним напряжениями цикла [174]. В частности, для по­ строения диаграмм предельных напряжений сварных соединений

Рис. 42. Диаграммы предельных напряжений сварных соединений:

/ и 2 — линии предельных напряжений соответственно основного металла и сварного соединения.

по одной экспериментальной точке и вывода расчетной формулы, рекомендуемой нормами проектирования строительных конструк­ ций, Б. Н. Дучинским [50] была использована предположительная зависимость Гудмана:

Согласно этой зависимости, диаграммы различных сварных соединений представляются в виде пучка прямых, сходящихся в точке С, которая соответствует временному сопротивлению основ­ ного металла (рис. 42, а).

В машиностроении для определения запасов .прочности поль­ зуются схематизированной диаграммой предельных напряжений основного металла, построенной по двум известным пределам вы­ носливости. Линия предельных напряжений сварных соединений (рис. 42, б) проводится параллельно линии предельных напряжений основного металла исходя из предположения о неизменности коэф­

1^соед

где a_i и аг — пределы выносливости образцов основного металла соответственно при симметричном цикле и при цикле с коэффици-

69

С/л

на сопротивление усталости основного металла и сварного соеди­ нения, одинаково. Применительно к соединениям с высокой кон­ центрацией напряжений иногда исходят из предположения о по­ стоянстве коэффициента £, характеризующего влияние концентра-

Т а б л и ц а 12. Пределы выносливости стыковых соединений при различных характеристиках цикла

цин напряжений на снижение предельной амплитуды при асиммет­ ричном цикле [141] (рис. 42, в):

Выбор той или иной зависимости основан на анализе результа­ тов испытания образцов небольших ..размеров без учета влияния остаточных напряжений. Как было выяснено выше, эффект оста­ точных напряжений усиливается по мере снижения рабочих напря­ жений. Следовательно, он может возрастать и с уменьшением асим­ метрии цикла, что влечет за собой изменение наклона линии пре­ дельных напряжений.

Для выяснения этого вопроса испытывались [158] стыковые соединения пластин сечением 70 X 14 и 200 X 30 мм. В образцах малого сечения (70 X 14 мм) остаточные напряжения были неболь­ шими. В образцах сечением 200 X 30 мм они достигали предела текучести. Малые образцы вырезались из общей заготовки (сталь малоуглеродистая ат = 30 кГ1мм\ ов = 41 кГ/мм2), имевшей по­ средине стык, сваренный автоматом. Каждый образец большого сечения сваривался отдельно. Усиления швов не снимались.

70