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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 75

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

крупных сварных образцов из малоуглеродистой стали с прокатной поверхностью также не следует ожидать перелома кривой усталости при нескольких миллионах циклов. Предполагается, что абсолют­ ный предел выносливости таких образцов может быть достигнут только при числе циклов примерно 100 млн. [52]. Однако последнее утверждение не согласуется с опытными данными. На сварных образцах не только малого, но и весьма большого сечения (напри­ мер, 200 х 200 мм), испытываемых И. В. Кудрявцевым, перелом кривых обычно наблюдается в интервале 2—7 млн. циклов.

о,кГ/ммг

.

\ »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о—-

 

 

-.1

 

 

 

 

—«н

41

 

 

 

 

 

О—-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о—

 

 

т

 

 

 

 

 

 

<14 \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*»t.

| и-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0|

I

I

I

I

1 I I I I

I

I

I

I I

I I I I

I

1

I I

I I I I I

5

2

3

4

5

6 78910е

2

3

4

56

7 89Ю7

2,

3

4

5 67 83ffH

Рис. 28. Кривые усталости соединений на базе 100 млн. циклов:

/ — нахлесточное соединение с фланговыми швами; 2 — стыковое соединение.

После перелома, вероятно, происходит некоторое дальнейшее понижение долговечности с возрастанием числа циклов, но оно на­ столько незначительное, что для практических целей им можно пренебречь. На это, в частности, указывают данные испытаний стыковых соединений и образцов с фланговыми швами, выполнен­ ных на базе 100 млн. циклов [158]. Образцы сечением 200 х 26 мм с консольным закреплением испытывались на изгиб при симметрич­ ном цикле и постоянной амплитуде напряжений с частотой 40—45 гц. Критерием завершения испытаний служила трещина усталости глубиной 2—3 мм. При напряжениях, близких к уровню напряже­ ний в месте перелома кривой, образцы выдерживали 100 млн. пере­ мен нагружения без видимых признаков разрушения (рис. 28).

В зависимости от принимаемого критерия завершения испыта­ ний место перелома кривых заметно смещается (см. рис. 27). По­ этому для установления базы испытаний образцов по критерию начальной стадии разрушения требовались дополнительные наблю­ дения. В табл. 7 сведены данные о месте перелома кривых уста­ лости, полученные в результате испытания различных сварных об­ разцов до момента зарождения в них трещин усталости глубиной 2—3 мм. Испытания выполнялись в ИЭС им. Е. О. Патона на маг­ нитных машинах (изгиб) и машинах с пульсаторами (растяжение —

48


Т а б л и ц а 7.

Места

переломов кривых

усталости

 

 

 

о)

S

 

 

 

О

-S

Соединение

и

 

X

 

Сталь

S a g

вид обработки

р .

я Э

 

 

 

а> = Я

 

 

 

^

:г о.

 

 

 

2

S o

 

 

 

U и о

о

а

н ш

о о

" sf

Э и

S о.

о.?

ракте груже

Стыковое

 

 

М16С

200x30

14

Изгиб

 

»

 

 

М16С

200x30

8

 

Прикрепление фасо-

М16С

200X30

7

 

 

нок в стык

М16С

200X30

7

»

Пересекающиеся швы

То же

 

 

М16С

200 x 30

7

»

Нахлесточное с обвар­

М16С

200 x 30

7

 

 

кой по

контуру

М16С

200x30

9

»

То же

 

 

Образцы

с

ребрами

М16С

200X30

9

 

 

жесткости

 

 

 

 

 

То же

 

 

М16С

200x30

8

 

Образцы с фланговы­

М16С

200x30

10

»

 

ми швами

 

 

 

 

 

То же

 

 

Ст. 3

2[№ 10

9

Осевое

 

 

 

 

 

 

 

нагру­

 

 

 

 

 

 

 

жен ие

Стыковое

 

 

10Г2С1

200x26

8

Изгиб

 

»

 

 

10Г2С1

200x26

8

J

 

 

 

 

термообр.

 

 

 

 

 

 

 

То же

200X26

8

9

 

D

 

 

09Г2ДТ

200X26

8

Изгиб

 

»

 

 

09Г2ДТ

200X26

8

 

 

»

 

 

СХЛ-4

200X26

7

»

Образцы

с

ребрами

10Г2С1

200X26

9

 

жесткости

 

термообр.

200x26

8

 

То же

 

 

То же

 

»

»

 

 

09Г2С

200x26

8

 

 

 

 

 

09Г2С

200x26

8

»

»

»

 

 

СХЛ-4

200X26

7

»

Стыковое после плас­

МК

200x26

11

»

 

тического

обжатия

термообр.

200X30

6

 

Образцы

с

ребрами

М16С

»

 

жесткости

 

М16С

200x30

7

 

Образцы

с пересекаю­

 

 

щимися швами пред­

 

 

 

 

 

варительно

нагру­

 

 

 

 

 

женными

 

M16G

200x30

7

 

Образцы с пересекаю­

 

 

щимися швами после

 

 

 

 

 

отпуска

с ребрами

10Г2С1

200 X 30

12

J

Образцы

 

жесткости

 

10Г2С1

200X30

5

 

Стыковое

после плас­

>

 

тического

обжатия

 

 

 

 

То же

 

 

10Г2С1

200x30

7

Изгиб

 

a

 

о

 

- ч

 

СО V

 

чка релом [Н. ЦИ1

 

о а ч

 

(- в S

—1

1,7

0

1,9

—1

2,0

—1

3,0

0

1,8

—1

1,8

0

2,8

—1

3,4

0

2,8

—1

2,3

0

1,8

—1

2,5

—1

2,8

0

2,8

—1

2,0

0

3,5

0

2,5

—1

3,2

0

2,3

—1

3,0

0

1,5

0

3,0

—1

3,0

0,3

3,5

—1

3,5

—1

3,0

—1

3,0

—1

3.5

—1

3,5

4

2—2315

49


Со

единение и

Сталь

вид

обработки

Образцы

с

ребрами

10Г2С1

жесткости

 

после

 

пластического

об­

 

жатия

пересекаю­

Ст. 3

Оразцы с

щимися швами

 

Ст. 3

То же

 

 

 

Стыковое

 

 

 

М16С

Образцы

с

ребрами

М16С

жесткости

 

 

10Г2СД

Стыковое

 

 

 

»

 

 

 

10Г2СД

Прикрепление

 

ребер

10Г2СД .

жесткости

 

 

09Г2С

Стыковое

 

 

 

 

 

 

 

09Г2С

»

 

 

 

10ХСНД

 

 

 

 

термооб.

Прикрепление

ребер

То же

жесткости

 

 

и

То же

 

 

 

 

 

 

 

»

Стыковое

 

 

 

15ХГ2СМФР

Прикрепление

 

ребер

Ст. Зпс

жесткости

Продолжение табл. 7

Поперечное сечение образца,мм

Количество образцов

Характер нагружения

Точка перелома, млн.циклов

 

 

 

г

200x30

8

Изгиб

—1

2,5

120X29

10

 

—1

2,5

80X12

40

»

—1

2,4

160X30

7

Осевое

0

2,0

 

 

иагру-

 

 

160X30

7

ж е т ie

0

3,3

То же

200X30

8

Изгиб

—1

2,4

200x30

8

»

0

4,0

200X30

8

»

—1

3,0

200X30

6

 

—1

2,2

200x30

9

»

0

4,0

200X30

7

»

—1

2,0

200X30

7

 

0

2,5

200X30

6

»

—1

3,2

200X30

7

Изгиб

0

3,0

200X30

6

—1

2,3

200X30

9

 

—1

3,8

сжатие) на базе 10 млн. циклов (см. главу III) . Диаграммы а — lg /V строились в виде двух прямых линий: одной наклонной и другой

горизонтальной. Хотя такое построение и является

несколько

условным 125], оно позволяет установить перелом более четко.

Во всех 45 кривых усталости перелом наблюдался в интервале

1,5—4 млн. циклов. При испытании семи — двенадцати

образцов

каждой серии отыскать его точное положение затруднительно.

Несмотря на это, точки перелома всех кривых

размещаются

в до­

вольно узком диапазоне изменения N и, очевидно, в первом

при­

ближении допустимо принять, что положение

их не зависит от

вида соединений и типа образца. Среднее значение N точек перело­

ма

получается равным 2,7 млн. циклов, а

дисперсия

Sjj =

=

0,65 млн. циклов.

 

 

Принимая, что рассеяние местонахождения точек перелома под­ чиняется нормальному закону распределения и отклонение от сред­ него значения не превышает тройной меры рассеяния, база испы­ таний сварных образцов должна составлять не менее 5 млн. циклов.

50



Такую базу рекомендуется [158, 264] принимать, когда критерием усталостного разрушения служит стадия зарождения трещины. В случае завершения испытаний при полном изломе образцов, ба­ зой испытания должно служить большее число N.

Статистическая обработка тех же данных в вероятностной оцен­ ке представлена на рис. 29. Построение основано на следующих положениях. Если все числа циклов iV, соответствующие перелому кривых усталости (в данном случае п = 45), расположить в воз-

 

РХ ...

-

• •

 

59.9

 

 

 

.99,6

 

 

 

 

59,5

 

 

 

 

99

 

 

 

 

97

 

 

 

'.

95

 

 

 

'

90

 

 

*

 

 

 

 

 

70

 

 

а

 

60

 

 

 

50

АО

30

20

е

14 1.8 2,2 2,6 J ЗА 3,8' 42

Рис. 29. График накопленных частот положении переломов кривых усталости сварных соединении.

растающем порядке Nt < N2 < N3 <,. . ., < Nm, . . ., < Nn, то доля общего количества кривых, имеющих точку перелома при чис­

ле циклов, меньшем или равном Nm, определяется отношением —-.

Это отношение является накопленной частотой, которая оценивает вероятность перелома кривой усталости при N, меньшем или рав­ ном Мт. В качестве накопленной частоты обычно берут отношение

я + 1 или

w

~

0 , 5

[141, 178].

По известным величинам Nm и соот-

т

 

 

 

ветствующим

им значениям

т ~ 0 , 5 построен график (рис. 29),

по оси абсцисс которого отложены числа циклов N, а по оси орди­ нат вероятность Р появления перелома кривой усталости в специ­ альном масштабе, соответствующем нормальному закону распре­ деления.

Как

видно

из графика, база

2 • 10"

циклов охватывает

ме­

нее 20%

точек

перелома кривых

усталости, в то время как

база

5млн. циклов

включает в себя 99,9% всех

случаев.

 

 

 

 

 

 

5f