Нагружения конструкции

Отметим, что правомочность распространения метода линий скольжения на данный случай нагружения конструкций обеспечивается в том случае, когда линии скольжения в деформируемом теле и характеристики (т.е. интегральные кривые дифференциального уравнения, вытекающего из решения уравнений равновесия совместно с условием пластичности) совпадают.

Однако следует заметить, что имеющиеся экспериментальные данные, как правило, относятся к наиболее типичным схемам нагружения конструкций (п = 0; 0,5; 1,0), что не позволяет на основе литературных данных без проведения собственных исследований апробировать расчетную методику при других соотношениях двухосности нагружения п = (у21 CTi B стенке оболочек давления.

де исследований моделировались следующие значения: п = 0,3 (осевая нагрузка F— сжимающая); п = 0,5 (при отсутствии осевых сил); п - 0,7 (осевая нагрузка — растягивающая), которые в процессе нагружения трубчатых образцов поддерживались на одном уровне для обеспечения пропорционального нагружения конструкций:

Последнее позволяет распространить приведенные выше методики расчета сварных соединений оболочковых конструкций на статическую прочность, учитывающие геометрическую форму мягких прослоек, степень двухосности нагружения конструкций, геометрическлто форму оболочки и т.п. на случай несимметричной неоднородности.

Следует отметить, что для предварительно напряженных конструкций равнопрочность сварных соединений, выполненных мягким стыковым швом, можно обеспечить не только за счет контактного упрочнения последних, но путем оптимального выбора конструктив но- геометрических и силовых параметров навиваемого бандажа. Например, для соединений с размерами мягкого шва к > кк. при которых отсутствует контактное упрочнение мягкого металла в процессе нагружения конструкций, Кк = 1, ССр = P
2 — поперечное сечение толстостенных оболочек принимали в виде кольцевого сечения, ограниченного двумя концентрическими окружностями с общим центром При теоретическом анализе, выполняемом методом линий скольжения принимали, что в процессе нагружения конструкций поперечное сечение оболочек не изменяется, контактные поверхности мягких прослоек остаются плоскими и параллельными друг другу;

Отмегим, что для толстостенных оболочковых конструкций, выполняемых из высокопрочных сталей и сплавов, технология сварки которых предопределяет использование мягких проволок, предпочтительными формами разделки кромок являются наклонная щелевая и прямая щелевая. При сварке толстостенных оболочек из нагартованных или термоупрочненных материалов, для которых характерно разупрочнение в зоне термовлияния и образование мягких прослоек, наиболее оптимальными являются А'- и F-образные и наклонная щелевая разделки кромок. Последнее связано с тем, что разупрочненные участки в зоне термовлияния приобретают форму шевронных или наклонных прослоек, обеспечивающую в процессе нагружения конструкций наиболее зна-

нения геометрии и плотности структурных элементов в процессе отверждения матрицы, нагружения конструкций и других внешних воздействий.

Отметим, что правомочность распространения метода линий скольжения на данный случай нагружения конструкций обеспечивается в том случае, когда линии скольжения в деформируемом теле и характеристики (т.е. интегральные кривые дифференциального уравнения, вытекающего из решения уравнений равновесия совместно с условием пластичности) совпадают.

Однако следует заметить, что имеющиеся экспериментальные данные, как правило, относятся к наиболее типичным схемам нагружения конструкций (п = 0; 0,5; 1,0), что не позволяет на основе литературных данных без проведения собственных исследований апробировать расчетную методику при других соотношениях двухосности нагружения п - &21 Of I B стенке оболочек давления.

де исследований моделировались следующие значения: п = 0,3 (осевая нагрузка F — сжимающая); п = 0,5 (при отсутствии осевых сил); п = 0,7 (осевая нагрузка — растягивающая), которые в процессе нагружения трубчатых образцов поддерживались на одном уровне для обеспечения пропорционального нагружения конструкций:

3.10. Рациональное проектирование механически неоднородных сварных соединений с учетом типа оболочек, места расположения сварного шва и условий нагружения конструкции:......................-............................................. 187

2. Составление физической модели. Под физической моделью понимают схему нагружения конструкции, электрическую схему, кинематическую схему и т. п., отображающую

Более подробные рекомендации о выборе формы и размеров образцов, способов нагружения, конструкции установок, регистрирующих устройств и другие важные особенности испытаний можно получить в методических указаниях [228] и работах [229, 230, 238-242].

В произвольном сплошном теле без трещины могут быть реализованы три вида напряженно-деформированного состояния (НДС) металла: линейное (одноосное нагружение); плоское (двухосное нагружение) и объемное (трехосное нагружение). Разные варианты нагружения конструкции приводят к реализации только одного из указанных выше трех видов напряженного состояния материала — на удалении от поверхности детали. При этом нелинейному напряженному состоянию внутри твердого тела на гладкой поверхности всегда соответствует плоское напряженное состояние, поскольку отсутствует одна из компонент главных напряжений.

На основе развитых к настоящему времени подходов, используемых в описании закономерностей роста трещин от начальных дефектов в элементах конструкций, представляется возможным рассчитать период роста трещины и на его основе определять долговечность [68]. Испытания пластин из алюминиевых сплавов по специально разработанным программам, моделирующим условия нагружения крыла самолета [15, 24, 68-72], показывают высокое соответствие прогноза с результатами эксперимента. Эти расчеты подтверждают справедливость предположения о развитии усталостных трещин в течение всего периода нагружения конструкции даже от незначительных по величине дефектов.

— достижение предельного состояния в условиях регулярного нагружения конструкции или при ее перегрузке;

B. История нагружения конструкции............ 51

В. История нагружения конструкции

В уравнениях (4) и (5) kb и ks — коэффициенты, зависящие от характера нагружения конструкции, a Gc — модуль сдвига сердцевины. Первое слагаемое в формуле (4) представляет собой обычное выражение для стрелы прогиба, а второе слагаемое — прогиб вследствие сдвиговой деформации сердцевины. Для длинных пролетов первый член является доминирующим, и вторым можно пренебречь, но для коротких пролетов тяжело нагруженных конструкций второй член может быть весьма ощутимым. В табл. 3 приведены значения коэффициентов kb и ks для слоистых конструкций при различных условиях нагружения.

Некоторые из своеобразных характеристик распространения области разрушения у композитов имеют непосредственное отношение к концепции предварительного неразрушающего нагружения (под которым понимается нагружение элемента конструкции, не приводящее к исчерпанию его несущей способности). Имеется в виду такая особенность композитов, как рост трещины в одном из нескольких возможных направлений в зависимости от размеров концентратора напряжения и условий нагружения (статическое или циклическое). Основные принципы метода предварительного неразрушающего нагружения можно сформулировать следующим образом. Если задан некоторый элемент конструкции, обладающий определенным статистическим распределением дефектов, то можно изменить это распределение, используя неразрушающее нагружение. Таким образом, по существу, можно обеспечить отсутствие в конструкции дефектов, превышающих своими характерными размерами некоторый предел. После такого нагружения. основываясь на максимальных начальных размерах дефекта, можно предсказывать время усталостного нагружения конструкции, когда трещина будет расти устойчиво.

Необходимость надлежащего описания поведения материала в соответствии с историей нагружения конструкции на основе лабораторных испытаний, а также экспериментального подтверждения результатов расчета напряжений неизбежно сводит процесс исследования напряженно-деформированных состояний, прочности и ресурса конструкций к расчетно-экспериментальному. При этом появляется возможность сочетания указанных выше методов расчетов на более высоком уровне, взаимно увеличивающем их разрешающую способность. Это, например, относится к оптимальному выбору числа тензодатчиков и их размещению в