Плоскостное направление

По классификации Международного института сварки, принятой в 1973 году, непровары, несплавления и т. п. можно отнести к плоскостным дефектам. Именно так они сгруппированы в настоящее время в ряде нормативных документов, касающихся методик и приборных средств поиска дефектов при контроле качества сварки. Влиянию плоскостных дефектов на несущую способность сварных соединений посвящено большое количество работ, авторами которых являются известные ученые Г. А. Николаев, В. А. Винокуров, С. А. Куркин, И. И. Макаров, С. В. Румянцев, Г. В. Жемчужников, В. С. Гиренко и др. /15-18/. В этих и последующих работах многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в условиях статического нагружения при нормальных температурах прочность сварных соединений, близких к однородным (К„ = 1), с плоскостными дефектами в корне шва изменяется пропорционально уменьшению площади поперечного сечения (рис. 1.12, о,б, прямая 1). Сварные соединения в данном случае считаются нечувствительными к дефектам. Под чувствительностью при этом понимается степень снижения

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПЛОСКОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ В УСЛОВИЯХ ОБЩЕЙ ТЕКУЧЕСТИ

Рис. 2.4. Картины муаровых полос и соответствующие им сетки линий скольжения для образцов с плоскостными дефектами: а — в центре мягкого шва а: = 0,25.1 /В = 0.125. Л/fi = 0-.25, еф = 7,5%;

Более подробно следует остановиться на значениях прочностных характеристик, которые в дальнейшем будут фигурировать в зависимостях для расчета статической прочности механически неоднородных соединений. Ранее, в работе /9/, для бездефектных соединений с мягкими прослойками нами была принята на основе многочисленных экспериментальных данных идеально-жестко-пластическая диаграмма мягкого металла М. При этом, в расчетных формулах данную диаграмму в условиях общей текучести аппроксимировали на уровне значений временного сопротивления металла М (а^). Для соединений с плоскостными дефектами такой подход применим не всегда. Последнее связано с ростом вблизи вершины дефекта показателя напряженного состояния П = о~0/Т (здесь о0 — гидростатическое давление, Т—- интенсивность касательных напряжений, которая равна пределу текучести мягкого ^ или Jc,. твердого металлов при чистом сдвиге). Предельную (предшествующую разрушению) интенсивность пластических деформаций е"р можно определить из диаграмм пластичности, отражающих связь предельной степени деформации сдвига Л с показателем напряженного состояния П для конкретных материалов сварных соединений /9, 24/ . Для этого необходимо знать показатель напряженного состояния П, величина которого зависит только от геометрических характеристик сварного соединения, степени его механической неоднородности и размеров дефекта П = vy (ae, t / В, Kg) и определяется из теоретического анализа. Определив значение предельной интенсивности пластических деформаций Е"!' , по реальной диаграмме деформирования рассматриваемого металла О,-=/(бг) находим величину интенсивности напряжений в пластической области а(. Интервалы изменения С j следующие: ат < 0; < ств. Для плоской деформации та -кая подстановка с^ в получаемые формулы означает замену временного сопротивления ав на данную величину.

СОЕДИНЕНИЙ С ПЛОСКОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ

Полученные данные по механическому поведению сварных соединений с плоскостными дефектами в твердой прослойке позволяют наметить мероприятия по снижению их опасности при эксплуатации путем создания большей степени механической неоднородности К^ за счет применения более прочных сварочных проволок для сварных швов и увеличения относительной толщины твердой прослойки в пределах значений as < аек. Дальнейшее увеличение относительной толщины твердой прослойки ае нецелесообразно, так как статическая прочность соединений не увеличивается, а объем наплавляемого металла возрастает. Наиболее опасным местоположением дефекта является граница твердой прослойки и мягкого основного металла.

С ПЛОСКОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ

Рис. 2.22. Вид сварных соединений с плоскостными дефектами

Экспериментальную проверку предложенных в предыдущих раздел ах расчетных методик по оценке прочности сварных соединений с плоскостными дефектами проводили на разрывной машине ЦДМ-200 Пу с фиксацией картин муаровых полос (на плоских образцах) и с записью диаграммы <тср—vy (a — средняя удельная нагрузка, у — относительное сужение) на цилиндрических образцах. В последнем случае по ослабленному сечению прослойки устанавливали специальный электромеханический датчик перемещений, позволяющий с помощью металлической струны следить за изменением поперечного сужения образца (рис. 2.24). Величина усилия снималась специальным электромеханическим датчиком с силоизмерителя машины. Запись диаграммы осуществляли с помощью двухкоординатного самописца 11ДГ1 4-002 в координатах Р— и (усилие—перемещение) с последующим пересчетом на нагрузку—сужение:

С ПЛОСКОСТНЫМИ ДЕФЕКТАМИ ПРИ

соединений с плоскостными дефектами

Рис. 3.13. Константы слоистого материала в различных направлениях: а—краевое направление; б — плоскостное направление.

Рис. 3.18. Диаграммы напряжение — деформация для пластмассы, армированной стекломатом, построенные для различных направлений: / — краевое направление; 2 — плоскостное направление.

Рис. 3.19. Диаграммы напряжение — деформация для пластмассы, армированной тканью из ровницы, построенные для различных направлений: / — краевое направление; 2 — плоскостное направление.

Рис. 4.8. Расчетные и экспериментальные результаты, полученные для зависимости нагрузка — перемещение раскрытия трещины: а — пластмасса, армированная стекломатом; б — пластмасса, армированная тканью из ровницы; / — краевое направление' 2 — плоскостное направление; ----- метод конечных элементов (нелинейный);---------метод конечных элементов

Рис. 4.10. Результаты расчета диаграмм нагрузка — перемещение: а — пластмасса, армированная стекломатом (краевое направление); б — пластмасса, армированная стекломатом (плоскостное направление); в — пластмасса, армированная тканью из ровницы (краевое направление); г — пластмасса, армированная тканью из ровницы (плоскостное направление).

б, мм Краевое направление Плоскостное направление

Рис. 4.11. Зависимости 7 от 6: а — пластмасса, армированная стекломатом (краевое направление); б — пластмасса армированная стекломатом (плоскостное направление); в — пластмасса, армированная тканью из ровницы (краевое направление); г — пластмасса, армированная тканью из ровницы (плоскостное направление).

Краевое направление Плоскостное направление

Краевое направление Плоскостное направление

Рис. 4.13. Линейные и нелинейные диаграммы нагрузка — перемещение для краевого и плоскостного направлений (пластмасса, армированная стекломатом): 1 — краевое направление (линейная диаграмма); 2 — краевое направление (нелинейная диаграмма); 3 — плоскостное направление (линейная диаграмма); 4 — плоскостное направление (нелинейная диаграмма).

б, мм Краевое направление Плоскостное направление