КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СОЕДИНЕНИЯХ, ПОЛУЧЕННЫХ СВАРКОЙ ПЛАВЛЕНИЕМ
Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины.
Технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и особенно трещины и непровары. Возле этих дефектов при нагружении силовые линии искривляются, в результате чего образуется концентрация напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений около указанных дефектов значительны, но при их небольшом числе и размерах прочность сварных
соединений остается удовлетворительной. В плотных однородных стыковых швах концентрация напряжений может быть сведена до минимума.
Нерациональные очертания швов. На основании данных теории упругости установлено, что очертание швов оказывает большое влияние на распределение в них внутренних сил. На металлических деталях и на моделях из прозрачного материала эти данные экспериментально подтверждены.
Нерациональные конструкции соединений. Примеры нерациональных конструкций соединений рассмотрены в следующих параграфах данной главы.
( 4.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СТЫКОВЫХ ШВАХ
В стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), напряжения от продольной силы распределяются по попереч-
а) І)
ному сечению соединяемых элементов равномерно и определяются по формуле
0-І. (4.3)
Когда поверхность имеет форму, показанную на рис. 4.2, а, распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На рис. 4.2, б показано распределение напряжений в стыковом соединении при 2о=13 мм и Дз=з =3 мм (рис. 4.2, а). Зоны шва, сопрягаемые с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений. Средние напряжения на оси шва несколько меньше напряжения в основном металле вне соединения.
Концентрация напряжений образуется также в корне шва при его непроваре.
Вторым источником концентрации может служить смещение одного элемента относительно другого (рис. 4.3, а, б), а также в результате местных деформаций, вызванных неравномерным сокращением шва.
Влияние концентраторов на прочность не учитывается при статических загружениях, но является весьма существенным при действии динамических нагрузок.
Концентрация напряжений, вызванная очертанием шва, имеет место в зоне сопряжения шва с основным металлом, зависит от степени утолщения шва и радиуса перехода.
Концентрация резко возрастает при уменьшении радиуса до долей миллиметра.
Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Как показывают теоретические расчеты, коэффициенты концентрации напряжений возле сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.
Стыковые швы при всех видах сварки — дуговой, контактной, электронно-лучевой — являются оптимальными в отношении концентрации напряжений. При доброкачественном технологическом процессе, отсутствии пор, непроваров, включений, смещении кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец, что особенно важно, при рациональном очертании швов, их плавных сопряжениях с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В других типах соединений такой результат получить практически невозможно.
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СОЕДИНЕНИЯХ, ПОЛУЧЕННЫХ СВАРКОЙ ПЛАВЛЕНИЕМ
Сварные конструкции. Расчет и проектирование
Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины.
Технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и особенно трещины и непровары. Возле этих дефектов при нагружении силовые линии искривляются, в результате чего образуется концентрация напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений около указанных дефектов значительны, но при их небольшом числе и размерах прочность сварных
соединений остается удовлетворительной. В плотных однородных стыковых швах концентрация напряжений может быть сведена до минимума.
Нерациональные очертания швов. На основании данных теории упругости установлено, что очертание швов оказывает большое влияние на распределение в них внутренних сил. На металлических деталях и на моделях из прозрачного материала эти данные экспериментально подтверждены.
Нерациональные конструкции сое — дине и и й. Примеры нерациональных конструкций соединений рассмотрены в следующих параграфах данной главы.
Проектирование и монтаж дымоходов
Корректность проектирования и монтажа дымохода влияет на безопасность использования отопительной системы. Узнать подробности этого процесса вы можете на сайте http://dymari.kiev.ua/. Требования к проектированию дымоходов Основной критерий к установке дымохода – …
Производитель металлоапластиковых конструкций
Если вы ищете качественные и недорогие металлопластиковые конструкции, их вы можете заказать на «ОкнаПроект» — сайте, на котором представлена вся подробная и полезная информация. В частности, у нас вы можете …
ХОЛОДНЫЕ ТРЕЩИНЫ
Наиболее часто холодные трещины возникают в легированных сталях в тех случаях, когда металл под действием термического цикла сварки претерпевает закалку. В этих случаях холодные трещины при сварке появляются в результате …
Напряжения в сварных соединениях и конструкциях от рабочих нагрузок, страница 2
В случае эллиптического отверстия (рис. 1.1,б) коэффициент концентрации напряжений в пределах упругих деформаций
ασ=1 + 2b/с.(1.2)
При с → О ασ→ ∞. Это решение является приближенным, так как при малых значениях с деформации, вызванные внешними силами, оказывают существенное влияние на форму отверстия и последняя формула не выполняется, но оно дает правильную качественную картину.
|
|
||||
|
||||
Рис. 1.1 Концентрация напряжений: а) - полоса с круглым отверстием; б) — полоса с эллиптическим отверстием; в) — распределение σ в упругой стадии
Упругие решения дают очень большие коэффициенты концентрации напряжений. Например,
можно показать, что ασ ~ ,
а при ρ → 0 (трещина) α
1.2. Причины концентрации напряжений в сварных конструкциях
Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают три группы причин.
1. Нерациональные очертания швов и сварных соединений. На основании данных теории упругости и экспериментальных данных установлено, что очертание швов оказывает большое влияние на распределение в них напряжений от внешней нагрузки. Например, в месте перехода от основного металла к шву напряжения возрастают. Кроме того, в тавровых соединениях без полного проплавления образующийся конструктивный непровар может являться опасным концентратором напряжений. Эти и другие случаи будут рассмотрены далее.
|
Рис, 1.2 Нахлестанное соединение а) — рациональное, б) — нерациональное |
2. Нерациональное конструктивное оформление. На рис. 1.2 изображено нахлесточное сварное соединение. Точки А и В будут являться концентраторами напряжений. Как было сказано ранее, коэффициент концентрации напряжений аσ зависит от радиуса концентратора р. В точке В (рис. 1.2,6) этот радиус меньше, поэтому аσбудет иметь большее значение чем в точке А (рис. 1.2,а).
3. Технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и, особенно, трещины и непровары. Возле этих дефектов, при приложении нагрузок, силовые линии искривляются, в результате образуется концентрация напряжений. Особенно опасны трещины, имеющие радиус, стремящийся к нулю.
1.3. Концентрация напряжений в различных типах сварных соединений
1.3.1.Стыковые соединения
В стыковых соединениях со снятым усилением и обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющими внутренних дефектов — непроваров, трещин, пор, шлаковых включений, напряжения от продольной силы Р распределяются по поперечному сечению соединяемых элементов равномерно (концентрация напряжений отсутствует) и определяются по формуле
где / — длина шва, δ — толщина свариваемых пластин.
Когда поверхность имеет форму, показанную на рис. 1.3, а, распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На рис 1.3, 6, показано распределение напряжений в стыковом соединении при 2v = 13 мм и Dδ= Змм (рис. 1.3, а). Зоны шва, сопряженные с основным металлом,
Рис. 1.3 Распределение напряжений в стыковом шве испытывают концентрацию напряжений. Средние напряжения на оси шва несколько меньше напряжения в основном металле вне соединения.
Теоретическим путем установлено, что концентрация напряжений в зоне стыкового шва может иметь три причины:
1. Концентрация напряжений, определяемая очертанием шва. Назовем этот коэффициент концентрации коэффициентом формы αфОн зависит от величины
Рис. 1.4 Зависимость η(m)
m = Uv; (1.4)
Концентрация напряжений в сварных соединениях
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ [c.173]Прочность сварных конструкций в ряде случаев рассматривается с трех позиций во-первых, со стороны прочности сварного шва и соединения, определяемой условиями технологического процесса сварки во-вторых, со стороны влияния концентрации напряжений в сварном соединении на его поведение под статическими и переменными нагрузками в-третьих, со стороны собственных (остаточных) напряжений в конструкциях, вызванных процессом сварки.
Факторы, вызывающие концентрацию напряжений в сварных соединениях, очень многочисленны нерациональная форма конструкции, например, наличие резких изменений размеров, вызывающих искривления напряжений силовых потоков применение таких видов соединений, в которых распределение усилий происходит неравномерно, как, например, в длинных фланговых швах нерациональное очертание швов, не обеспечивающее плавного сопряжения наплавленного и основного металла, а главное — дефекты в швах в форме непроваров, трещин, включений и т. д. [c.596]
Стыковые соединения. Эти соединения по сравнению с соединениями других типов обладают повышенной прочностью благодаря невысокой концентрации напряжений. На рис. 10 в качестве примера показано распределение нормальных напряжений в поверхностных слоях образца. Значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях приведены в табл. 4. [c.114]
Концентрация напряжений в сварных соединениях обусловлена тремя факторами. [c.57]
Концентрация напряжений в сварных соединениях и их вибропрочность [c.664]
Изменение формы элементов конструкций, которое возможно районе сварных соединений, нарушает условия распределения в них силового потока и приводит к местной концентрации напряжений. Степень концентрации напряжений в сварных соединениях зависит от их конструктивного оформления. Наличие резких изменений формы создает высокую концентрацию напряжений. [c.38]
Снижение концентрации напряжений в сварном соединении применением местной механической обработки участков перехода от швов к основному металлу приводит к дальнейшему повышению предела выносливости. В этом случае при наличии сквозного проплавления удается получить сварное соединение, которое по своей вибрационной прочности не уступает образцу из основного металла, не имеющему концентраторов напряжения (кроме своей прокатной поверхности). Разрушения сварных образцов, имеющих местную обработку, во всех случаях происходили по основному металлу вдали от сварных швов. [c.87]
Этой задаче и посвящается настоящая книга. В ней изложены методы расчета, которые позволяют определять коэффициент концентрации напряжений в сварных соединениях в зависимости от их конструктивного оформления. [c.3]
В реальных конструкциях прочность дополнительно понижается из-за концентрации напряжений в сварном соединении [c.361]
Основной причиной этого явления оказывается концентрация напряжений в сварном соединении, возникающая в зонах дефектов сварного шва (непроваров, резких переходов, раковин и т. п.) или конструктивных дефектов (пересечений и скоплений швов, замкнутых сварных контуров и т. п.). Концентрация напряжений (рис. 221) [c.322]
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И МЕТОДЫ ЕЕ СНИЖЕНИЯ [c.110]
Двоякая природа концентрации напряжений в сварных соединениях (от формы шва и от неравномерности передачи сил по длине [c.34]
Концентрация напряжений в сварных соединениях при упругих деформациях [c.82]
Концентрацию напряжений как первого, так и второго вида можно определить с учетом упругости металла. В настоящее время простых и общедоступных методов определения концентрации напряжений в сварных соединениях не имеется. Поэтому в инженерных расчетах ее не определяют, а необходимые для расчетов напряжения находят на основе кинематического метода, полагая соединенные швами детали абсолютно жесткими. Единого, полностью разработанного метода расчета всех видов напряжений в швах, в том числе и с учетом концентрации напряжений, пока нет. Сложились отдельные методы и приемы, позволяющие определять тот или иной вид концентрации напряжений в отдельных случаях. Целесообразно поэтому имеющиеся сведения об определении напряжений в сварных соединениях рассмотреть, сгруппировав их по нескольким направлениям кинематический метод, определение концентрации первого вида, определение концентрации второго вида, общий подход на основе использования метода конечных элементов (МКЭ). [c.82]
При переменных нагрузках трещины прежде всего возникают в местах концентрации напряжений. В сварных соединениях концентрация напряжений определяется как конструктивным оформлением соединения (типом соединения), так и технологией его вьшолнения (методом сварки, наличием и характером технологических отклонений). [c.309]
Согласно СНиП элементы и сварные соединения разделены на 8 групп. Чем выше номер группы, тем значительнее концентрация напряжений в сварном соединении и ниже его прочность. [c.509]
С увеличением концентрации напряжений в сварном соединении точка пересечения двух ветвей кривой усталости N] ., соответствующая напряжениям о ах = С1к ( — Рис. 9.17), смещается в область меньшего числа циклов нагружения (в этом случае процесс накопления усталостных цовреждений опережает процесс накопления односторонних пластических деформаций). Для Ст.Зсп при переходе основного металла к нахлесточному соединению с фланговым швом значение Мц изменяется от 7 10 до 3 10 циклов нагружения, т. е. примерно на 2 порядка. Для остальных исследованных типов соединений значения располагаются между этими двумя значениями. [c.186]
Для производительной сварки вертикальных швов в направлении сверху вниз разработаны электроды АНО-9 (Э50А-Б) и АНО-13 (Э46-Р). Эти электроды имеют малую проплавляющую способность и дают хорошие результаты при сварке тонколистового металла и выполнении первого корневого слоя при сварке более толстого металла. Сварка этими электродами выполняется способом опирания, сварной шов получается с плавным переходом от наплавленного металла к основному, что снижает концентрацию напряжений в сварных соединениях. [c.155]
Коррозионное растрескивание под напряжением является следствием циклического механоэлектрохимического эффекта в агрессивных средах. В местах контакта среды с металлом ЗТВ, имеющим отмеченную выше неоднородность, и на участках концентрации напряжений в сварных соединениях (рис. 10.19) образуются микротрещины в результате функционирования микрокоррознонной пары вершина трещины (анод) — остальная поверхность под пассивирующей оксидной пленкой (катод). Накапливающиеся на аноде продукты коррозии закупоривают трещину и расклинивают ее. [c.58]
Характерно то обстоятельство, что чем выше коэффициент концентрации напряжений в сварном соединении, тем более эффективно применение пцверхностиой обработки швов. [c.236]
Снижение концентрации напряжений в сварных соединениях может быть осуществлено на, различных этапах создания сварной конструкции. На стадии проектирования это достигается назначением рациональных сопряжений элементов, преимущественным использованием стыковых соединений, выбором материалов, мало чувствительных к различным концентраторам. В процессе изготовления сварных конструкций решающее значение имеет культура производства и качество использованных технологических процессов. Отсутствие в конструкции различного рюда дефектов в виде непроваров, трещин, несплавлений и т. п. практически обеспечивает снижение опасной для прочности концентрации напряжений. Послеоперационный контроль сварных соединений и- качественное устранение замеченных дефектов также являются важным этапом снижения концентрации напряжений в изделиях. [c.276]
Эти положения относятся к методам расчета, в которых не учитывается концентрация напряжений в сварных соединениях и используется кинематический метод для оцределения напряженного состояния. [c.285]
Концентрация напряжений и деформаций в сварных соединениях — КиберПедия
Общие положения
Под концентрацией напряжений понимают резкое местное увеличение напряжений в местах изменения формы деталей (различные проточки, резьба, отверстия и т.д.). В сварных соединениях концентрацию напряжений вызывают нахлестки, усиления и т.д., а также технологические дефекты (поры, шлаковые включения, особенно трещины и непровары) Влияние концентрации напряжений на прочность конструкций, в том числе и сварных исключительно велико. Это основной фактор снижающий прочность конструкции.
Рассмотрим предварительно распределение напряжений в пределах упругих деформаций на полосе шириной а, ослабленной круглым небольшим отверстием диаметром d (Ошибка! Источник ссылки не найден., а).
При у=d/2, σ’=3σ, т. е. теоретический коэффициент концентрации КТ=σ’/σ=3. При y=2d, σ’=1,04σ, т. е. приближается к единице.
Рис. 5.1 Концентрация напряжений: а — в полосе е круглым отверстием; б — в полосе с эллиптическим отверстием; в — распределение σ в упругой стадии, г — распределение σ в пластической стадии нагружения.
В случае эллиптического отверстия (Ошибка! Источник ссылки не найден. б) теоретический коэффициент концентрации напряжений в пределах упругих деформаций
| ( 2.1) |
При с→0 КT→∞. Это решение не точно, так как при малых значениях деформаций, вызванные внешними силами, оказывают существенное влияние на форму отверстия и формула Ошибка! Источник ссылки не найден. не выполняется.
Указанные местные напряжения в зоне концентрации не опасны для прочности в конструкциях из пластичных металлов при статических нагрузках. Поясним это положение.
Диаграммы растяжения пластичного металла нередко схематизируются. Их приближенно заменяют двумя прямыми: наклонной, выражающей зависимость напряжения от деформаций в упругой области, и горизонтальной. Горизонтальная прямая показывает, что при ε→εТ деформация протекает пластически, без увеличения нагрузки, приложенной к испытуемому элементу.
Вернемся к рассмотрению эпюры напряженной полосы, ослабленной отверстием (Ошибка! Источник ссылки не найден., в). Напряженное состояние в сечении А—А близко к одноосному. Допустим, что около отверстия напряжение достигло значения σТ,. Это соответствует деформации εТ,. При увеличении нагрузки деформации возросли, но напряжения в зоне, где ε> εТ (Ошибка! Источник ссылки не найден., г), как это следует из схематизированной диаграммы растяжения, остаются равными σТ. Эпюра станет изменять свою форму и выравниваться. Приближенно можно принять, что она примет очертание, близкое к прямоугольному (Ошибка! Источник ссылки не найден., д), что и было положено в основу расчета прочности по элементарным формулам.
Сглаживание эпюры напряжений в пластической стадии, рассмотренное на конкретном примере, является закономерным процессом, имеющим место во многих элементах конструкций из пластичных сталей (низкоуглеродистые и низколегированные) при одноосных напряженных состояниях (а иногда и многоосных). Однако концентрация напряжений существенно снижает прочность при переменных нагрузках; в случае ограниченной пластичности металла и при статических нагрузках.
Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины: технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и особенно трещины и непровары. Возле этих дефектов при нагружении силовые линии искривляются, в результате чего образуется концентрация напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений около указанных дефектов значительны, но при их небольшом числе и размерах прочность сварных соединений остается удовлетворительной. В плотных однородных стыковых швах концентрация напряжений может быть сведена до минимума.
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ — это… Что такое КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ?
в теории упругости — сосредоточение больших напряжений на малых участках, прилегающих к местам с разл. рода изменением формы поверхности или сечения деформированного тела. Факторами, обусловливающими К. н. (т. н. концентраторами напряжений), являются отверстия, полости, трещины, выточки, надрезы, углы, выступы, острые края, резьба, а также разл. неровности поверхности (риски, царапины, метки, сварные швы и т. п.). Для распределения напряжений о в зоне концентрации характерно резкое изменение напряжённого состояния, сопровождаемое быстрым затуханием напряжений при удалении от этой зоны (рис. 1, а).
Рис. 1. Концентрация напряжений при растяжении полосы шириной b с круговым отверстием диаметра d силой P.
Рис. 2. Концентрация напряжений при растяжении полосы с двумя симметричными гиперболическими выточками.
Рис. 3. Концентрация напряжений возле эллиптического отверстия в неограниченной ортотропной пластинке.
При растяжении широкого образца толщиной h с двусторонней выточкой, имеющей форму гиперболы (рис. 2), наибольшие напряжения будут на контуре выточки в её вершине. Для различных в вершине выточки
(где а-ширины образца между выточками, — радиус кривизны выточки, — т. н. номинальное напряжение, равное среднему нормальному растягивающему напряжению Р по наиб. узкому поперечному сечению образца). Из ф-лы (1) видно, что = = 2,65 р при =4. По мере удаления от контура выточки s макс быстро затухают и очень скоро становятся значительно меньше р, а при уменьшении быстро возрастают. Чем больше макс. напряжение в месте концентрации по сравнению с р, тем резче наблюдается затухание напряжений при удалении от наиб. напряжённой зоны; это особенно резко проявляется в случае пространственного напряжённого состояния. Свойством быстрого затухания напряжений возле концентратора можно воспользоваться для уменьшения наиб. напряжения, имеющегося в соседстве с данным концентратором, путём устройства дополнительного нового концентратора напряжений. Этим часто пользуются для разгрузки напряжённого состояния в детали и для получения более равномерного напряжённого состояния с плавным его изменением.
Количественной оценкой К. н. служат коэф. К. н.
i
где и — номинальные напряжения. На рис. 1 ( б )приведены в плоском образце с круговым отверстием для разл. отношений d/b.
Анизотропия упругих свойств материала оказывает сильное влияние на величину лишь в небольшой области вблизи концентратора, а по мере удаления от концентратора напряжений быстро затухает, как и в случае изотропной среды. Так, напр., в точке А (рис. 3) эллиптич. отверстия, находящегося в неогранич. ортотропной пластинке, характеризуемой упругими константами и , определяется по ф-ле
Для изотропной среды и
Из (3) и (4) следует, что в случае малых отверстий номинальным напряжением будут напряжения р в соответствующей точке неослабленной пластинки, находящейся под действием той же системы внеш. усилий, что и ослабленная данным отверстием пластинка.
Различают теоретический коэф. К. н., определяемый методами классич. теории упругости [ф-лы (1), (3)], и техн. коэф. К. н., учитывающий структуру и пластич. свойства материала. Коэф. К. н. зависит гл. обр. от радиуса кривизны поверхности концентратора в окрестности точки с наиб. напряжением; при неогранич. уменьшении радиуса кривизны теоретич. коэф. К. н. неограниченно возрастает, что не подтверждается экспериментально. Поэтому при малых r величина as условная, т. к. в зоне К. н. перемещения не являются малыми, и при сравнимых с величиной кристалла (для кристаллич. материалов) теряет силу основное допущение теории упругости — гипотеза идеальной сплошности среды. Эксперименты по определению предела выносливости образцов с выточками показывают, что существует предельное значение р для выточек, после уменьшения к-рого не наблюдается уменьшения предела выносливости образца. Так, для мягкой стали таким радиусом будет мм, для алюминия 0,1-0,15 мм. Техн. коэф. К. н. определяется экспериментально и всегда остаётся ограниченным.
К. н. часто является причиной возникновения и развития усталостных трещин, а также статич. разрушения деталей из хрупких материалов. Внесение концентратора напряжений вызывает также снижение предела усталости образца и смещение кривой усталости. Отношение предела усталости образца без К. н. ( или ) к пределу усталости образца с К. н. ( или ), имеющего такие же абсолютные размеры сечений, как и первый, наз. эффективным коэф. К. н. ( или ): . Коэф. и обычно меньше, чем теоретич. коэф. и Для количественной оценки этой разницы вводятся коэффициенты чувствительности материала к К. н.: Чувствительность детали к К. н. зависит прежде всего от свойств материала, из к-рого она изготовлена.
Большинство решений о распределении напряжений в местах концентрации относится к плоским задачам теории упругости и пластичности или получено на основе упрощающих гипотез теории пластин и оболочек. Поэтому К. н. изучается в основном экспериментально (методом фотоупругости, тензометрирования и др.). В последние годы исследован ряд пространственных задач К. н. методом «замораживания» деформаций (см. Поляризационно-оптический метод). Для уменьшения или устранения К. н. применяются разгружающие надрезы, усиления края отверстий и вырезов рёбрами жёсткости, накладками и др., а также упрочнение материала в зоне К. н. разл. способами технол. обработки.
Лит.: Нейбер Г., Концентрация напряжений, пер. с нем., М.- Л., 1947; Савин Г. Н., Распределение напряжений около отверстий, К., 1968; Серенсен С. В., Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, М., 1975; Методы расчета оболочек, т. 1 — Теория тонких оболочек, ослабленных отверстиями, К., 1980.
Г. Н. Савин, В. И. Савченко.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
напряжения и деформации соединений, стержневые сварные конструкции
Page 1 of 20
Концентрация напряжений и деформаций в сварных соединениях
Под концентрацией напряжений понимают резкое местное увеличение напряжений в местах изменения формы деталей (различные проточки, резьба, отверстия и т.д.). В сварных соединениях концентрацию напряжений вызывают нахлестки, усиления и т.д., а также технологические дефекты (поры, шлаковые включения, особенно трещины и непровары) Влияние концентрации напряжений на прочность конструкций, в том числе и сварных исключительно велико. Это основной фактор снижающий прочность конструкции.
Рассмотрим предварительно распределение напряжений в пределах упругих деформаций на полосе шириной а, ослабленной круглым небольшим отверстием диаметром d
При у=d/2, σ’=3σ, т. е. теоретический коэффициент концентрации КТ=σ’/σ=3. При y=2d, σ’=1,04σ, т. е. приближается к единице.
Рис. 5.1 Концентрация напряжений: а — в полосе е круглым отверстием; б — в полосе с эллиптическим отверстием; в — распределение σ в упругой стадии, г — распределение σ в пластической стадии нагружения.
В случае эллиптического отверстия ( . б) теоретический коэффициент концентрации напряжений в пределах упругих деформаций
|
( 2.1) |
При с→0 КT→∞. Это решение не точно, так как при малых значениях деформаций, вызванные внешними силами, оказывают существенное влияние на форму отверстия и формула . не выполняется.
Указанные местные напряжения в зоне концентрации не опасны для прочности в конструкциях из пластичных металлов при статических нагрузках. Поясним это положение.
Диаграммы растяжения пластичного металла нередко схематизируются. Их приближенно заменяют двумя прямыми: наклонной, выражающей зависимость напряжения от деформаций в упругой области, и горизонтальной. Горизонтальная прямая показывает, что при ε→εТ деформация протекает пластически, без увеличения нагрузки, приложенной к испытуемому элементу.
Вернемся к рассмотрению эпюры напряженной полосы, ослабленной отверстием ( ., в). Напряженное состояние в сечении А—А близко к одноосному. Допустим, что около отверстия напряжение достигло значения σТ,. Это соответствует деформации εТ,. При увеличении нагрузки деформации возросли, но напряжения в зоне, где ε> εТ ( ., г), как это следует из схематизированной диаграммы растяжения, остаются равными σТ. Эпюра станет изменять свою форму и выравниваться. Приближенно можно принять, что она примет очертание, близкое к прямоугольному ( ., д), что и было положено в основу расчета прочности по элементарным формулам.
Сглаживание эпюры напряжений в пластической стадии, рассмотренное на конкретном примере, является закономерным процессом, имеющим место во многих элементах конструкций из пластичных сталей (низкоуглеродистые и низколегированные) при одноосных напряженных состояниях (а иногда и многоосных). Однако концентрация напряжений существенно снижает прочность при переменных нагрузках; в случае ограниченной пластичности металла и при статических нагрузках.
Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины: технологические дефекты шва — газовые пузыри, шлаковые включения и особенно трещины и непровары. Возле этих дефектов при нагружении силовые линии искривляются, в результате чего образуется концентрация напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений около указанных дефектов значительны, но при их небольшом числе и размерах прочность сварных соединений остается удовлетворительной. В плотных однородных стыковых швах концентрация напряжений может быть сведена до минимума.
Что такое концентрация стресса — определение, причины, последствия и профилактика?
Концентрация напряжения — это накопление напряжения в теле из-за внезапного изменения его геометрии. Когда происходит резкое изменение геометрии тела из-за трещин, острых углов, отверстий и уменьшение площади поперечного сечения, то возникает увеличение локализованного напряжения около этих трещин, острых углов, отверстий и уменьшение поперечного сечения. площадь. Организм имеет тенденцию выходить из строя из тех мест, где концентрация стресса больше.Поэтому, чтобы предотвратить сбой в организме, следует избегать или снижать концентрацию стресса.
Его также называют средством для снятия стресса или средством для снятия стресса.
Причина:
Концентрация напряжений в теле происходит из-за резкого изменения геометрии тела из-за трещин, острых углов, отверстий, уменьшения площади поперечного сечения. Из-за этих нарушений в организме увеличивается интенсивность стресса.
Эффект
Когда тело имеет концентрацию стресса, шансы его отказа повышаются.Тело имеет тенденцию выходить из строя из того места, где больше сосредоточено напряжение. В теле меньше жизни и больше нарушений. Чтобы увеличить продолжительность жизни организма, следует снизить интенсивность стресса.
Что такое коэффициент концентрации напряжений
Определяется как отношение максимального напряжения в организме к эталонному напряжению. Обозначается K t .
Математически,
Где
σ max = максимальное напряжение или максимальное напряжение
σ ref = эталонное напряжение
концентраций стресса: как определить и уменьшить их в ваших проектах | Фиктив
Перейти к основному содержанию>
>
>
Основная навигация
- Что такое фиктив?
- Руководство по оборудованию
- Подписывайся
- Получить цитату
Основная навигация
- Что такое фиктив?
- Руководство по оборудованию
- Подписывайся
- Получить цитату
Поиск
НИОКР- Руководство по ускорительным программам
- Уроки Небии о НИОКР
- Как практиковать творчество: инструменты для начала работы
- Fictiv Руководство по стратегическим исследованиям и разработкам аппаратных средств
- Решение проблем для НИОКР
- Как создать документ с требованиями к продукту
- Как создать спецификацию
- Как выбрать и использовать правильные материалы
- Как создать MVP
- Как написать ERD
- Уроки ручной работы по краудсорсинговому дизайну
- Уроки Lockitron по простому дизайну продукта
- О дизайне, ориентированном на опыт, а не на разрушение
- Как сообщать о цвете, материале и отделке
- Ускоренный курс по сертификации бытовой электроники
- Максимизируйте эффективность ваших прототипов
- Дизайн для (экономичного) производства
- Путеводитель по патентам на аппаратное обеспечение
- Приложения дизайна, ориентированного на человека
Механизмы и особенности
- Как разработать компоненты с защелкой
- Как спроектировать живые петли
- Советы по проектированию снятия натяжения
- Руководство по ребрам и вставкам для деталей, напечатанных на 3D-принтере
- Методы блокировки с резьбой
- Как спроектировать сборку для 3D-печати
- Все плюсы и минусы термоформования
DFM и DFA
- Условия изготовления
- Конструкция для разборки в электронике
- Филе: когда использовать их, а когда терять
- Полезные конструктивные ограничения по сравнению с чрезмерными ограничениями
3D моделирование
- Типы файлов 3D
- Список программ САПР
- Как вырезать 3D-модели
- Условия проектирования САПР
- Как экспортировать файлы САПР для 3D-печати
- 3 шага от цифрового к физическому
- Как исправить общие проблемы моделирования поверхности
Механические компоненты
- Примеры проектирования световодов
- Конструкция корпуса 101
- Руководство по превосходному дизайну кнопок
- Руководство по проектированию радиатора
- Пружины, часть 1: типы и применение
- Springs, часть 2: выбор поставщиков
- Использование прессовых посадок в сборках
- Подходит для компонентов
Анализ
- Анализ видов и последствий отказов
- Как провести анализ допуска
- Прочность против жесткости против твердости
- Как улучшить жесткость на кручение
- Использование инженерного анализа для проектирования