Конструкций ослабленных

На изгиб работают балки, оси, валы и другие детали конструкций (определение балки известно нам из теоретической механики). В дальнейшем почти всегда мы будем рассматривать такие брусья, у которых имеется по крайней мере одна плоскость симметрии и плоскость действия нагрузок совпадает с ней. В этом случае деформация

Отработкой конструкции на технологичность занимается весьма обширная и ответственная служба, возглавляемая главным технологом завода. В обязанности ее работников входят: разработка нормативно-технической документации для обеспечения технологичности конструкций; контроль конструкторской документации на всех стадиях проектирования; качественная и количественная оценка проектируемых конструкций; определение уровня технологичности конструкций; анализ обработки опытных образцов; систематизация и исследование статистических данных и определение технико-экономической эффективности новой машины, а главное назначение службы ОГТ — установление парка оборудования, разработка технологических процессов обработки и сборки деталей, узлов и всей машины, проектирование производственной и измерительной оснастки, составление маршрутных карт движения каждой детали от заготовительных до заключительных операций во времени и пространстве завода и ряд других весьма ответственных функций,

Для многодетальных конструкций определение трудоемкости изготовления изделия ведется укрупненно, по деталям или по сборочным единицам. Все детали, а также узлы разбиваются на группы по технологической однотипности. Из групп выбираются детали или сборочные единицы-представители и на них составляются маршрутные технологические процессы по всем видам обработки. В этом случае трудоемкость изготовления изделия определится по формуле

Деформации и напряжения в отдельных местах деталей машин и конструкций; определение нагрузок по деформациям Тензометрия, измерение перемещений и применение метода лаковых покрытий при испытаниях в эксплуатационных и при стендовых и лабораторных испытаниях с динамическими и статическими нагрузками Стр. 542 и 569; табл. 4, 9 10, [4], [9]. [16], [22], [25], [32], [35], [39], [41], [45]. [51!, [53], [58], [64], [67], [74], [76], [77], [80]

определение размеров и формы любых сечений элементов конструкций;

определение условий пересечения, инцидентности и касания элементов конструкций;

ГОСТ 26629-85 "Метод тепловизиоиного контроля качества. Теплоизоляция ограждающих конструкций"). Определение теп-лопотерь и сопротивления теплопередаче осуществляют согласно ГОСТ 26254-84 "Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций" и СНиП П-3-79* "Строительная теплотехника". Тепловизор используют в качестве средства измерения поверхностной температуры, а тепловой поток (коэффициент теплообмена) измеряют с помощью датчиков теплового потока.

- определение концентраций и распределения напряжений; оптимизация формы деталей и конструкций по условиям механической прочности;

Запасы по разрушающим нагрузкам назначают в пределах 1,5-2,0. Большие из указанных запасов выбирают для циклически нагружаемых элементов конструкций, изготовляемых из хладолом-ких малоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, чувствительных к концентрации напряжений, скорости деформирования и обладающих повышенным разбросом характеристик сопротивления разрушению. Повышенные запасы прочности по разрушающим нагрузкам принимают для элементов конструкций, определение эксплуатационной нагруженное™ которых затруднено из-за сложности конструктивных форм, наличия высоких остаточных напряжений (например, от сварки и монтажа), возникновения нерасчетных статических и динамических перегрузок. Такие элементы конструкции обычно трудно контролировать при изготовлении и эксплуатации. В этих случаях запасы по разрушающим нагрузкам повышают до 2,2-2,5.

Преимущественное развитие методов физического моделирования при решении задач динамики связано с серьезными трудностями, возникающими при испытаниях узлов и агрегатов крупногабаритных конструкций. Определение собственных частот и форм колебаний путем натурных испытаний возможно лишь на заключительном этапе разработки объекта, когда внесение изменений в конструкцию практически невозможно. В то же время проведение модельных испытаний позволяет оперативно оценивать динамические свойства будущей конструкции непосредственно в процессе проектирования и позволяет вносить необходимые поправки в динамическую схему изделия в начальной стадии опытных работ. .

определение НДС упругих конструкций при осесимметричном нагружении и нагреве (задача решается в геометрически нелинейной постановке);

Анализ работ /22, 60, 71 — 73 и др / показал, что несущая способность тонкостенных оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, определяется соотношениями типа (2.3) — (2.4) при замене в них ов или Рав (Ов — предел прочности материала оболочки) на некоторую величину аср, характеризую щую величину' уровня предельных напряжений в стенке оболочки, приложенных в направлении поперек прослойки и соответствующих моменту потери пластической устойчивости рассматриваемых конструкций

Здесь р — параметр, характеризующий момент потери пластической устойчивости оболочки, ослабленной мягкой прослойкой; св — временное сопротивление металла мягкой прослойки; /(с^, п) — некоторый функционал, определяющий степень контактного упрочнения мягкой прослойки, работающей в составе оболочковой конструкции, в зависимости от конструктивно геометрических параметров с^ (например. А."в = а°м / а" , к = /? / / и т.п.) и схема нагружения (параметра двухос-ности /? = е*2 /d[). Исходя из этих позиций, основное внимание при оценке несущей способности тонкостенных оболочковых конструкций, как правило, уделялось исследованию влияния конструктивно-геометрических параметров механически неоднородных соединений на их статическую прочность аср /75/. При этом анализ базировался на основных закономерностях механического поведения неоднородных соединений, установленных ранее для листовых или стержневых конструкций. Для рассматриваемых конструкций в процессе их нагружения статической нагрузкой характерно контактное упрочнение наиболее слабого звена — мягкой прослойки. При этом его роль существенно возрастает с уменьшением относительной толщины прослойки к, что ведет к повышению прочности и снижению пластичности соединений, и в диапазоне относительно малых величин к несущая способность соединений практически находится на уровне прочности более твердого металла (Т). При размерах мягких прослоек больше толщины соединяемых элементов (к > 1 ) практически отсутствует контактное упрочнение мягкого металла и статическая прочность соединения, ослабленных мягкими прослойками, определяется механическими характеристиками металла (М) (например, рав').

го упрочнения мягких прослоек на процесс неустойчивого деформирования оболочковых конструкций проявляется через характеристики \/м (к) и 5М (к). Для приведенного случая (30 5 (к) = 1,09 (процедура прохождения показана на рис. 3.3 соответственно стрелками 1 и Г). Аналогичные результаты получаются и при других произвольных изменениях V/M (к) и 8М (к), соответствующих реальным значениям v/ и 8 для широкого класса конструкционных материалов. Последнее свидетельствует о том, что неучет контактных явлений при определении параметров неустойчивости пластического деформирования оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, дает консервативную оценку их несущей способности (те идет в запас прочности) с небольшой погрешностью конечного результата (в рассматриваемом примере погрешность не превышала 3%).

На рис. 3.19,а,б приведено сопоставление экспериментальных результатов, полученных при испытаниях тонкостенных трубчатых конструкций, ослабленных мягкой прослойкой /72/, с расчетными значениями, выполненными по предлагаемой методике оценки несущей способности неоднородных соединений в условиях двухосного нагружения /98/. Разные показатели двухосности п в рассматриваемых трубчатых образцах обеспечивались сочетанием внутреннего давления и осевой растягивающей силы. Как видно, имеет место вполне удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных значений.

Как отмечалось выше, предлагаемый алгоритм решения двухосных задач применительно к анализу несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками,базирующийся на соотношениях (3.10) и (3.18), является обобщением частных случаев, имеющих место при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п = 0), решения для которых получены нами в рамках работы 121. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного подхода для практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

тонкостенных оболочковых конструкций, ослабленных

Для проверки полученных в настоящей работе расчетных зависимостей по оценке несущей способности тонкостенных оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, использовали тонкостенные цилиндрические сосуды из сплава АМгб с продольными швами, выполненными на промышленном оборудовании. Для обеспечения вариации конструктивно-геометрических параметров сварных соединений (А"н, к) в рассматриваемых конструкциях использовали свойство нагар-тованных материалов разупрочняться в процессе термического цикла сварки. В качестве материала исходных трубных заготовок размером 165x20 мм применяли сплав АМгб с различной степенью упрочнения (15 %. 30 %). Выполнение продольных швов осуществляли на установке для электронно-лучевой сварки ЭЛУ-4 с использованием лучевой пушки УЛ-119. Сварочная установка была укомплектована источником питания У250А, обеспечивающим работу электронно-лучевой трубки в диапазоне ускоряющих напряжений до 30 кВ. Величина рабочего давления в камере при сварке составляпа порядка 10 атм (вакуум). Сварку вели на следующих режимах: ?/уск = 27 кВ, /св = 210 мА,/фок = 72 мА, VCB = 30 м/ч, /рф =1,5 мА. Форма сканирования луча — круг диаметром с/=1,5 мм, частота сканирования —fCK = 920 Гц (здесь /фок и /рф — соответственно ток фокусировки и расфокусировки). Для качественного формирования участка ввода-вывода луча применяли специальный блок управления, который обеспечивал плавное нарастание и снижение технологических параметров режима сварки. Сварка осуществлялась в один проход с полным проплавлением.

Предложенный алгоритм решения задач по оценке напряженного состояния и несущей способности механически неоднородных соединений в условиях двухосного нагружения (раздел 3.4) был рассмотрен на примере анализа статической прочности оболочковых конструкций, ослабленных прямолинейной мягкой прослойкой. Однако, как отмечалось в приведенном в рамках настоящей работы литературном обзоре, мяг-

Для определения механических характеристик сварных соединений оболочек давления по результатам испытания вырезаемых поперек сварного шва образцов необходимо иметь в виду следующие моменты. Во-первых, тип оболочки (цилиндрическая, коническая, сферическая и т.п.) задает определенный характер нагружения их сварных соединений. Если в одних случаях (сферические, цилиндрические оболочки) для конструкций характерно постоянное значение двухосности нагружения в стенке п (см. рис. 2.1), то ятя других типов оболочковых конструкций (например, тороидатьные, каплевидные) схема нагружения сварных соединений определяется их месторасположением в конструкции. В связи с этим образцы должны иметь размеры поперечного сечения, обеспечивающие конструктивное значение параметра нагружения стенки п в месте вырезки образца (последнее возможно при /7 = 0 — 0,5). Во-вторых, относительные параметры мягких прослоек в вырезаемых образцах и конструкции должны иметь одинаковые значения с целью обеспечения одинакового уровня контактного упрочнения прослоек при их на-гружснии в составе оболочек давления и при эксперименальном определении характеристик О^/о) и ^ к(о\ ПРИ испытании образцов на статическое растяжение. В тех случаях, когда одно из приведенных условий не может быть выполнено при вырезке образцов (например, не представляется возможным моделировать двухосность нагружения стенки конструкций в пределах ее изменения [0,5; 1,0] путем вариации геометрической формы поперечного сечения образцов), на практике прибегают к пересчету результатов, полученных при испытании образцов, на реальные конструкции /104, 107/. При этом для данной операции весьма полезными могут быть полученные в настоящей работе соотношения (3.62) — (3.65), которые позволяют путем их подстановки в (3. 1 0) оценить влияние геометрических параметров соединений и их поперечного сечения на механические характеристики стг и <тв. Например, для соединений оболочковых конструкций, ослабленных прямолинейной мягкой прослойкой, можно записать:

Рис. 3.38. Номограмма для оценки прочностных характеристик неоднородных соединений оболочковых конструкций, ослабленных прямолинейными разупрочненными участками, по результатам испытаний вырезаемых образцов

Второй подход, позволяющий повысить достоверность получаемых значений механических характеристик сварных соединений оболочковых конструкций по данным испытания вырезаемых из них образцов, заключается в создании условий нагружения сварных соединений образцов, близких к реальным, реализуемым в конструкциях. Например, для кольцевых стыков толстостенных труб или оболочковых конструкций, ослабленных наклонными прослойками, характерным является отсутствие поперечных смещений соединяемых мягкой прослойкой элементов в силу большой поперечной жесткости конструкции. При испытании образцов, вырезаемых из данной конструкции, подобные условия могут быть реализованы путем их нагружения в контейнере (рис. 3.40,а), стенки которого препятствуют взаимному смещению соединяемых прослойкой элементов, либо конструктивно путем создания необходимой поперечной жесткости испытываемых образцов. Последнее может быть обеспечено за счет испытания образцов, выполненных с двумя наклонными прослойками, противоположно ориентированными для компенсации сдвиговых усилий, возникающих при их нагруже-нии (рис. 3.40,б,в) /109/. В качестве примера на рис. 3.41 приведено со-