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

но и для соединений сталей высокой прочности. Диаграммы пре­

а также соединений с невысокими растягивающими остаточными напряжениями необходимо иметь минимум два значения предела выносливости, установленных при существенно различных значе­ ниях г.

Для инженерных расчетов параллельностью ветвей диаграммы

чести материала. Далее параллельность нарушается, ветви диа­ граммы начинают сходиться. Для образцов с концентраторами на­ пряжений характерен удлиненный вид диаграммы^ересечение_ветвей_ происходит при напряжениях, заметно превышающих вре- "менное сопротивление, установленное на гладких образцах [177].

7. Накопление усталостных повреждений

и ускоренный метод определения пределов выносливости

Разработано несколько способов ускоренного определе­ ния пределов выносливости образцов и моделей [25, 1541. Примени­ тельно к сварным образцам наибольшее распространение (особенно за рубежом) получил метод Локати [88, 132, 239]. Как известно, этот метод основан на гипотезе Пальмгрена — Майнера о линейном

73

характере накопления усталостного повреждения в материале при программном изменении нагрузки. Согласно гипотезе Пальмгрена — Майнера, усталостное разрушение образца или детали наступает тогда, когда сумма относительных величин повреждений детали, получаемых ею на разных уровнях переменных напряжений, достигает единицы:

(7)

где /;,• — число циклов, воспринятое образцом при напряжении о^; N[ — число циклов, выдерживаемое образцом до начала (или пол­ ного) разрушения при том же напряжении.

Для определения предела выносливости по методу Локати в ко­ ординатах a — N или а — \g N строятся три кривые усталости, предположительно соответствующие возможному высшему предель­ ному положению (кривая 1), возможному низшему положению {кривая 3) и промежуточным значениям ординат (кривая 2). Зти кри­ вые являются условными и наносятся в соответствии с данными ранее выполненных испытаний примерно таких же изделий. Точки перелома условных кривых выносливости выбираются также пред­ положительно с учетом уже имеющихся результатов испытания на усталость подобных образцов. Если сведения о положении точки перелома недостаточно полные, ее рекомендуется размещать в райо­ не 1,5—2 млн. циклов.

Расчетное значение предела выносливости определяется по ре­ зультатам испытания одного образца. Образец испытывается при ступенчатом увеличении нагрузки до образования в нем усталостной трещины (или полного излома). Нагружение начинается с началь­ ного напряжения о0 , заведомо меньшего, чем предел выносливости испытуемых образцов. В процессе нагружения выдерживается по­ стоянной средняя скорость роста напряжения:

где Аа — перепад по напряжению между соседними ступенями

В процессе испытания значение п1 должно сохраняться постоян­ ным для всех ступеней нагрузки, кроме последней, на которой про­ должительность испытания определяется образованием усталостной трещины (или полным изломом образца).

Ступени нагружения наносятся на график с кривыми усталости

(рис. 46) и производится суммирование отношения щ для раз­ личных ступеней нагрузок применительно к каждой из трех гипо­ тетических кривых. Дальнейшая обработка полученных данных состоит в определении такого уровня напряжения, для которого

74

сумма повреждений равнялась бы единице. Теоретически это на­ пряжение и соответствует искомому пределу выносливости. Иско­

Основное затруднение, возникающее при использовании этого метода, заключается в том, что не для всех материалов гипотеза

Рис. 46. Определение предела выносливости по методу Локати.

линейного накопления повреждения находит экспериментальное подтверждение [141, 154|. Недостаточная применимость этой гипо­ тезы для сварных соединений в значительной степени объясняется ограниченностью ее экспериментальной проверки и отсутствием данных о процессе накопления усталостных повреждений в случае возможного проявления влияния

Пальмгрена — Майнера испытывались сварные образцы с высокими остаточными напряжениями.

Образцы из стали ВСт. 3 (ат = 24 кГ/мм2, ав = 41 кГ/мм2) были двух видов (рис. 47): с поперечными наплавками и с приваренными планками. Высокие растягивающие остаточные напряжения соз­ давались наплавкой продольных валиков. Образцы одной серии испытывались на изгиб при двухступенчатом однократном изме­ нении нагрузки (рис. 48, а и б), образцы другой серии — при двух­ ступенчатом многократном нагружении (рис. 48, в и г). Цикл на­ пряжений — симметричный. Испытания прекращались после об­ разования в образцах усталостных трещин глубиной 1—2 мм.

При двухступенчатом однократном нагружении влияние оста­

I.)

проявляется так же, как и статической. Очевидно, происходит только релаксация остаточных напряжений без существенного накопления

повреждений. Если же - ^ р - > 0,2, интенсивность накопления повреждаемости резко возрастает, что приводит к разупрочнению

Как уже упоминалось, при испытании образцов критерием раз­ рушения служила начальная стадия развития усталостной трещины. При таком условии проведения опыта напряжения ниже предела выносливости не оказывают заметного влияния на повреждаемость сварных соединений.

Полученные результаты дают основание сделать вывод, что в ряде случаев при ускоренном определении пределов выносливости сварных соединений вполне допустимо исходить из условия раз­

Примером успешного использования метода Локати может слу­ жить, например, оценка выносливости сварных деталей трактора МТЗ-50 в зависимости от влияния технологических параметров

70