Конструкций показывает

Сварные соединения применяют во всех отраслях промышленности. В машиностроении, судостроении и строительстве сварные соединения заменили заклепочные, за исключением конструкций, подверженных вибрационным и ударным нагрузкам (корпуса и крылья самолетов, мосты и др.) и конструкций из несвариваемых материалов (текстолит и др.). Сварку широко применяют вместо литья и ковки как технологический способ для создания разнообразных по форме деталей, при этом масса сварных конструкций в сравнении с чугунными литыми уменьшается почти на 50 %, а стоимость изделий—в 1,5. . .2 раза. Сварными выполняют станины, рамы, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, цистерны, трубы, корпуса речных и морских судов и т. д.

При проектировании конструкций, подверженных воздействию возмущающих сил, резонанс стараются устранить, например, изменяя параметры системы или частоту возмущающей силы, уменьшая амплитуду возмущающей силы, повышая выносливость деталей, подвергающихся воздействию переменной нагрузки.

Прочность конструкций, подверженных механическим колебаниям, как правило, оценивают величиной вибронапряжений, возникающих в ее элементах. Условия надежности требуют, чтобы максимальные напряжения (в случае сложною напряженного состояния - некоторые максимальные эквивалентные напряжения) не превышали допускаемых значений. Поскольку вибрационное нагружение, которое в конечном счете может привести к отказу

Цинк как самостоятельный конструкционный материал находит крайне ограниченное применение, так как по совокупности механических свойств и химической стойкости он не превосходит стали, но значительно дороже. В связи с тем, что электродный потенциал цинка отрицательнее, чем основных конструкционных металлов, его используют в качестве материала для протекторов. Цинк широко применяется также в качестве защитного покрытия стальных конструкций, подверженных воздействию воздуха или природных вод.

Сварные соединения применяют во всех отраслях промышленности. В машиностроении, судостроении и строительстве сварные соединения вытеснили клепаные, за исключением конструкций, подверженных вибрационным и ударным нагрузкам (корпуса и крылья самолетов, мосты и др.), и конструкций из несвариваемых материалов (текстолит и др.). Сварку широко применяют вместо литья и ковки как технологический способ изготовления разнообразных по форме деталей. Большое распространение получили штам-посварные конструкции, заменяющие фасонное литье. Применение сварных и штампосварных конструкций вместо чугунных литых позволило снизить их массу на 50% и уменьшить стоимость изделий в 1,5... 2 раза. В настоящее время освоен массовый выпуск новой электродной проволоки, не разбрасывающей «огненные снопы» (искры) при сварке. Применение этого сварочного материала позволяет не только ежегодно сэкономить тысячи тонн высококачественной стали, но и существенно повысить производительность труда. Сварными выполняют станины, рамы, корпуса редукторов, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, цистерны, трубы и многие другие детали.

Волны, локализованные у краев пластин, имеют важное значение при исследовании тонкостенных конструкций, подверженных импульсному воздействию на краях, например при расчете лопаток реактивного двигателя. Если движение происходит в плоскости пластины, возникают волны, аналогичные волнам Релея для низких частот. Движение, совершаемое из плоскости, характеризуется изгибными краевыми волнами, которые обладают дисперсией даже при низких частотах.

продолжительностью воздействия повышенных температур, возникающих в процессе сверхзвукового полета. Транспортный самолет, наоборот, в течение ресурса будет проводить многие часы с крейсерской скоростью свыше 1 М. При создании транспортных самолетов будущего ставятся задачи снижения уровня шума в процессе полета и при преодолении звукового барьера, увеличения дальности и грузоподъемности. Возможность повышения двух последних показателей является следствием уменьшения лобового сопротивления и снижения массы. Необходимое совершенствование конструкции может быть достигнуто путем применения композиционных материалов определенных типов, в частности на основе полиимидных или металлических матриц. Температурный порог длительной работоспособности этих материалов близок к 315° С. Хотя алюминиевая матрица представляется более стабильной и надежной, она обладает повышенной плотностью по сравнению с полимером. Оба материала в достаточной степени изучены. Для элементов конструкций, подверженных более интенсивному нагреву, возможно использование материалов на основе титановой матрицы. Даже в сверхзвуковых самолетах существует много деталей, к которым не предъявляются требования высокой теплостойкости и в которых могли быть использованы существующие стандартные композиционные материалы.

Атмосферостойкую сталь все шире применяют для изготовления стальных конструкций, подверженных атмосферным воздействиям (главным образом мостовых конструкций в сельских или; городских условиях). Ее важнейшим свойством является способность образовывать защитный слой окислов, который не требует проведения дополнительной защиты; благодаря этому сокращаются расходы на ремонтно-профилактические работы [13].

атмосферы со степенью коррозионной агрессивности 1—3 согласно стандарту ЧСН 03 8203 (т. е. конструкций под кровлей, конструкций, подверженных воздействию сельской и городской атмосферы) ;

1. ТТП1 распространяется на атмосферы со степенью коррозионной агрессивности 1—3 (см. подраздел 12.3), характерные для конструкций складских помещений неагрессивных веществ, машиностроительных производственных цехов, крановых путей, дорожных мостов, мачт линий электропередач, строительных кранов и конструкций, подверженных воздействию городской и промышленной атмосферы.

В качестве противокоррозионных покрытий для элементов и конструкций, подверженных воздействию как атмосферному, так и пресной или морской воды (используемых зачастую вместе с медными грунтовыми покрытиями и (или) хромовыми верхними покрытиями); для защитных покрытий в химических установках; с целью обеспечения твердости и износоустойчивости

где х — коэффициент внешней нагрузки, показывающий, какая часть внешней нагрузки F воспринимается болтом, х учитывает податливость болта и соединяемых деталей. Значение.х определяется по условию равенства дополнительных деформаций болта и деталей (A/e=AQ *. В большинстве случаев точный расчет коэффициента х сложен, а опыт расчетов и испытания конструкций показывает, что значение его невелико. При приближенных расчетах принимают: для соединений стальных и чугунных деталей без упругих прокладок х=0,2. . .0,3; для соединений тех же деталей, но с упругими прокладками (резина, асбест и др.) х—0,4. . .0,5.

В большинстве случаев расчет коэффициентов податливости Яб и А,д связан с большими трудностями. Опыт расчетов и эксплуатации конструкций показывает, что коэффициент х обычно небольшой.

Накопление деформаций при том или ином виде нагружения зависит от степени жесткости нагружения. При жестком цикле нагружения накопление регистрируемых пластических деформаций ограничено самими условиями проведения испытаний. Различные виды нагружения определяют и отличающиеся типы разрушений, возникающие при знакопеременном упругопластическом деформировании. При мягком нагружении с высоким уровнем напряжений возникает квазистатическое разрушение, близкое по характеру к статическому. При жестком нагружении независимо от уровня амплитуды, деформаций разрушение начинается с образования поверхностных трещин при последующем их подрастании до критической длины. В реальных условиях накопление деформаций и изменение напряжений могут занимать промежуточное положение между мягким и жестким видами нагружении, а разрушение может носить смешанный характер. Анализ условий эксплуатации и случаев разрушения различных конструкций показывает, что основной причиной, вызывающей возникновение трещины, является циклическое изменение напряже-

Опыт эксплуатации различных конструкций показывает, что их долговечность при циклическом упругопластическом деформировании в условиях мягкого знакопостоянного, а в некоторых случаях и знакопеременного нагружеяия определяется процессол! циклической ползучести. Разрушение в таких условиях деформирования имеет квазистатический или усталостный характер, наступает после небольшого, характерного для области малоцикловой усталости числа циклов,и сопровождается исчерпанием пластичности или образовала

Благодаря хорошей стойкости к атмосферной коррозии алюминий обычно используют без дополнительных защитных мер. Однако при необходимости усилить защитные свойства естественной окисной пленки можно путем анодирования. Еще более высоких результатов можно достичь с помощью защитных покрытий. Адгезия красок к поверхности алюминия обычно хорошая, правильно подобранный для морских условий состав покрытия обеспечивает долговременную дополнительную защиту металла. Опыт эксплуатации алюминиевых конструкций показывает, что в дальнейшем возобновление покрытия приходится производить примерно вдвое реже, чем при использовании той же красочной системы для защиты стальной конструкции.

Так, например, в расчетах не учитывается то, ,что; диафрагма опирается не по окружности наружного диаметра, а по меньшему диаметру. Анализ конструкций показывает, что разница между наружным диаметром,и ^диаметром окружности опирания может достигнуть достаточно большой величины, особенно для диафрагм первых ступеней турбин высокого и сверхвысокого давления.

Анализ и расчет нескольких конструкций показывает, что при управляющем давлении р = 50 бар следует принимать Z) = 3rf.

Процессы, происходящие в металле сварных соединений, могут приводить к хрупким разрушениям сварных конструкций. Опыт эксплуатации ответственных металлических конструкций показывает, что изготовление сварных узлов без трещин еще не устраняет опасности разрушения хрупких материалов при работе в условиях сложного напряженного состояния и низких температур. Причинами разрушений могут быть макроскопические концентраторы напряжений, различного вида несовершенства кристалличе-

Опыт эксплуатации сварных конструкций показывает, что в процессе работы при циклических нагрузках возможность возникновения усталостных трещин не исключена. Этим объясняется повышенный интерес к закономерностям роста усталостных трещин.

Процедура назначения допускаемого напряжения должна учитывать возможное рассеяние размеров катетов швов, а также, в разумных пределах, возможность непроваров корня угловых швов или частичного несплавления наплавленного металла с основным. Обследование аварийно разрушившихся конструкций показывает, что, к сожалению, отклонение фактических размеров живого сечения угловьи швов может достигать очень больших значений. Поэтому при формировании полного коэффициента запаса (см.§ 3.5) или вероятности неразрушимости должен приниматься во внимание частный коэффициент запаса на сечение шва, который ниже будет обозначаться как /zfc. Рассмотрим возможные подходы к его определению.

При изготовлении указанных узлов из малоуглеродистой спокойной стали, соблюдении правил проектирования и изготовления, исключающих появление в изделии недопустимых конструктивных и технологических концентраторов напряжений, термическая обработка может, как правило, не производиться. Многочисленные примеры успешной работы ответственных сварных узлов без термической обработки, в том числе и изделий большой толщины, подтверждают справедливость этого положения. Анализ причин аварий сварных конструкций показывает, что в подавляющем большинстве случаев они обусловлены нарушением правил проектирования, приводящим к появлению весьма острых концентраторов в сварном соединении или наличию грубых дефектов изготовления. Поэтому, имеющиеся ограничения по предельной толщине свариваемых элементов ответственных сварных конструкций, согласно которым разрешается не производить их отпуск (например, толщины 36 мм для узлов, работающих под давлением), следует рассматривать, прежде всего исходя из трудности обеспечения при изготовлении сложных конструкций полного отсутствия дефектов и особенно трещин. Следует полагать, что в дальнейшем, с повышением эффективности методов контроля и совершенствованием правил проектирования и методов изготовления, эти предельные толщины будут повышены.