Прочности рассмотрим

С учетом замены kM = а^/л/3 , что по сути означает аппроксимацию идеально-жестко-пластической диаграммы металла М на уровне af оценку статической прочности рассматриваемых соединений получаем в следующем виде:

Из условия непрерывности нормальных напряжений находим отрезки, определяющие местоположение линии разветвления пластического течения в центральном сечении прослойки: при I /В > ае/2, ОР=ОК= 0,5(В - I - h/2 ). В треугольной области MNK и в области CAjPAJ, напряженное состояние равномерное, ау = 2kM, и, следовательно, при I /В < ае/2, ОР= ОК = 0,5(В - h). В области поля циклоид напряженное состояние на основе работы /4/ является линейной функцией координат и представлено на рис. 2.19. Формулу для оценки прочности рассматриваемых соединений

Сетка линий скольжения для случая расположения дефекта на контактной границе твердой прослойки и мягкого основного металла (см. рис. 2.20, в) приводит к следующей формуле для оценки статической прочности рассматриваемых соединений:

С учетом (3.32), (3.34) — (3.40) получены соотношения для определения средних предельных напряжений ст , отвечающие моменту старта трещины от вершины дефекта (квазихрупкой прочности) рассматриваемых сварных соединений:

Оценивая чувствительность к плоскостным дефектам сварных соединений с твердыми прослойками, следует отметить, что они всегда будут нечувствительны к данным дефектам (т. е. q < О). Расчетные и экспериментальные данные показывают, что наиболее опасным местоположением дефектов в твердых швах является контактная поверхность мягкого и твердого металлов. Если задать уровень прочности рассматриваемых соединений с произвольной компактностью оср = Р.о^, то диапазон допустимых дефектов может быть определен по формуле (2.35) и по графику, приведен-

Следует также отметить, что вовлечение твердого металла «Т» в пластическую деформацию в окрестности точек М (М]) (см. рис. 4.2) несколько занижено по сравнению с расчетами, выполненными методом конечных элементов (МКЭ). Однако как показали данные расчеты, указанная погрешность в целом незначительно (до 3%) влияет на распределение нормальных напряжений а (совпадающих по направлению с приложенной нагрузкой) и статическую прочность сварного соединения о . Используя алгоритм работы, /4/ с учетом особенностей, вносимых смещени- Рис. 4.1. Расчетная схема ем свариваемых кромок, были получены выражения для оценки статической прочности рассматриваемых сварных соединений при действии эффекта контактного упрочнения мягкой прослойки:

ненных однородными сварными соединениями. Они не учитывают часто встречающуюся на практике механическую неоднородность сварных соединений оболочковых конструкций, что существенно сужает область их использования. Оценка же прочности рассматриваемых оболочковых конструкций с механически неоднородными соединениями, проведенная по данным методикам расчета, исходя из значении свойств наиболее слабого звена (т.е. мягкой прослойки), является существенно заниженной.

Проектирование сварных соединений оболочковых конструкций, как правило, базируется на теоретических и экспериментальных методах исследования статической прочности рассматриваемых конструкций, а также на использовании обобщений практического опыта их эксплуатации.

На рис. 3.50 приведено сопоставление экспериментальных данных, полученных при испытании сварных соединений, выполненных из мар-тенситостареющей стали Н10Х11М2Т (А.'вм = 1,27; о'"""7 = 1000 МПа). с расчетными значениями прочности рассматриваемых соединений, подсчитанными по (3.10) и (3.28) (при п - 0,5). Здесь же приведена расчетная кривая оср (к), построенная без учета корректировки по к. Как видно, процедура корректировки относительно размеров прослойки к, учитывающая неравномерность распределения ее механических свойств по объему, путем сведения ее к условно однородной с размерами кпр = к/]р дает достаточно удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных значений прочности рассматриваемых соединений.

Покажем, что использование корректировки по кэ в виде (3.87) для оценки несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками с переменными механическими свойствами, изменяющимися по закон\- квадратной параболы (3.81), не всегда является правомерным. Так, например, на рис. 3.51 приведена погрешность расчета статической прочности рассматриваемых соединений, подсчитанная исходя из сравнения значений прочности, определенных по соотношениям (3.10) и (3.28) с уметом корректировки по кпр, кэ в виде (3.87) и (3.86). Нетрудно заметить, что в диапазоне изменения 1 < А'^1 < 1,875 (при к == 0,2— 1,0) погрешность оценки прочности соединений через к., не превышает ±5 %. При А'" > 1,87 погрешность такого подхода корректировки решения на случай неравномерного распределения свойств по объему мягкой прослойки существенно возрастает особенно для прослоек небольшой относительной толщины (порядка 0,2—0,3 и менее).

С учетом замены kM = Gf/^3 , что по сути означает аппроксимацию идеально-жестко-пластической диаграммы металла М на уровне сг^1 оценку статической прочности рассматриваемых соединений получаем в следующем виде:

Чтобы вывести формулу для вычисления эквивалентных напряжений по третьей теории прочности, рассмотрим брус, у которого в попе-

Чтобы завершить описание прочности, рассмотрим формулировку и аналитическое представление критерия разрушения / (а,). Резкое различие между поведением при разрушении изотропного и анизотропного материалов отражает тот факт, что их прочности являются соответственно скалярной и тензорной величинами. В изотропных материалах прочность не зависит от пространственных координат или ориентации нагружения, а зависит только от напряженного состояния (при постоянных внешних условиях, температуре и скорости нагружения). В анизотропных материалах прочность зависит не только от величины компонент тензора напряжений, но также и от угла "между главными направлениями тензоров напряжения и прочности.

В связи с разработкой критериев малоцикловой прочности рассмотрим закономерности разрушения при мягком и жестком на-гружениях.

1. Определим запас прочности длинной трубы, циклически нагружаемой термическими напряжениями, которые создаются периодическим изменением температуры внутри трубы. Применим для этого метод расчета, основанный на использовании характеристики длительной прочности. Рассмотрим два режима работы: тц = 5 мин и тц = 2 ч.

Рассмотрим вначале случай регулярного изменения нагрузок по асимметричному циклу при линейном напряженном состоянии. Под регулярной нагруженностью понимают периодический закон изменения напряжений во времени с периодом, соответствующим одному циклу, при неизменности во времени характеристик, цикла напряжений. Во всех остальных случаях процесс нагру--жения называют нерегулярным. Вывод формулы коэффициента запаса прочности при асимметричном цикле регулярного нагру-жения поясняется рис. 5.1, на котором представлены диаграммы предельных амплитуд напряжений при асимметричных циклах для гладких лабораторных полированных образцов (прямая /) диаметром d0 = 7,5 мм и для натурных деталей прямая (2). Уравнения для прямых / и 2 соответственно имеют вид

Рассмотрим метод определения вероятности разрушения при заданном запасе прочности на примере поиатки турбомашины.