Параметров соединения

Для получения приемлемых результатов при исследовании несущей способности сварных соединений оболочковых конструкций необходимо определить круг допущений, которые, не искажая сути явлений и особенностей их механического поведения под действием нагрузок, позволили бы решить поставленные в работе задачи. Последнее связано с тем, что на работоспособность рассматриваемых соединений влияет большое число факторов как значимых (т.е. определяющих уровень несущей способности соединений), так и второстепенных (например, неоднородность внешнего воздействия, нестабильность геометрических параметров соединений и т.п.), учет которых практически исключает решение поставленной задачи.

Для получения соответствующих зависимостей для оценки величины контактного упрочнения соединений с мягкими прослойками различных геометрических форм (см. рис. 2.7) в условиях двухосного на-гружения (при п = 0 — 1) можно воспользоваться рассмотренным в разделе 3 4 алгоритмом решения подобного класса задач и использовать основные закономерности механического поведения рассматриваемых соединений, установленные в результате теоретических и экспериментальных исследований для частного случая нагружения (п — 0,5), связанные с влиянием конструктивно-геометрических параметров соединений ((р, к) на несущую способность. Для упрощения процедуры распространения существующих решений, полученных для данного типа мягких прослоек (3.35), (3.37) — (3.39) для случая п •- 0,5 на общий случай нагружения соединений, отвечающих их работе в составе оболочковых конструкций (и = 0 ... 1), можно использовать следующий искусственный прием. Представим выражение, полученное ранее для определения величины контактного упрочнения мягких прослоек Ккп в условиях их двухосного нагружения (3.28) в несколько иной форме, структурно отражающей физические особенности пластического деформирования мягких прослоек и математического описания линий скольжения отрезками циклоид

Как следует из анштиза зависимостей (3.10) и (3.48) -•— (3.50) при определенных значениях конструктивно- геометрических параметров соединений (А"в, к. ф) может быть достигнута их равнопрочность основному металлу при заданной нагружснности стенки конструкций.

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:

Следует отметить, что приведенный выше перечень методов и технических средств их реализации /105, 108 — 110, 112/, разработанных для повышения степени достоверности получаемых результатов по оценке механических свойств неоднородных соединений оболочковых конструкций, не является исчерпывающим. В этом направлении установленные закономерности по влиянию конструктивно-геометрических параметров соединений и схем нагружения на их механические свойства, а также полученные на данной основе расчетные зависимости являются необходимым базисом для дальнейшего развития методов испытаний сварных соединений оболочковых конструкций.

Обеспечение несущей способности соединений с мягкой прослойкой на уровне основного металла, как было показано в разделах 3.4 — 3.6, может быть достигнуто за счет рационального выбора конструктивно-геометрических параметров соединений (к, ф, Кк). Так, например, для оболочковых конструкций, геометрическая форма которых характеризуется постоянным значением показателя двухосности нагружения стенки конструкции п = <32 /CTI = const (сферическая, цилиндрическая, коническая и др.), оптимальная величина мягких прослоек, обеспечивающая равнопрочность соединений основжпгу металлу, может быть определена из соотношений (3.31), (3.51) — (3.53) по известным значениям ф и Кв. При этом, в зависимости от характера неравномерности распределения свойств по объе\гу мягкого металла прослойки, необходимо учитывать корректировку на кр в форме (3.90).

При разработке методики исследования и выборе конструкции моделирующих образцов прежде всего исходили из условий, что последние должны обеспечить схему нагружения и деформирования рассматриваемых неоднородных соединений, реализуемую в толстостенных оболочках, нагружаемых внутренним или внешним давлениями, и, с другой стороны, выявить влияние наиболее значимых факторов (кривизны, параметра толстостснности Ч* и параметров соединений) на напряженно-леформированное состояние соединений.

Использование паяных образцов-моделей для исследования особенностей напряженно-деформированного состояния механически неоднородных сварных соединений оболочковых конструкций имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с испытаниями реальных сварных соединений. Это связано, в первую очередь, с тем, что паяные образцы позволяют более четко выявить характерные параметры неоднородных сварных соединений (геометрическую форму мягких прослоек, механическую неоднородность) и при варьировании этих величин проследить за изменением напряженно-деформированного состояния мягких прослоек. При этом устраняется влияние многих сопутствующих случайных факторов, имеющих место в реальных соединениях, затеняющих закономерности изменения напряженно-деформированного состояния в процессе в процессе варьирования конструктивно-геометрических параметров соединений.

Другим примером программ экстракции параметров соединений может служить продукт Arcadia (компания Synopsys), с помощью которого можно найти критический путь в разработанной топологической схеме, рассчитать паразитные параметры соединений и определить для него перекрестные помехи.

Для получения приемлемых результатов при исследовании несущей способности сварных соединений оболочковых конструкций необходимо определить круг допущений, которые, не искажая сути явлений и особенностей их механического поведения под действием нагрузок, позволили бы решить поставленные в работе задачи. Последнее связано с тем, что на работоспособность рассматриваемых соединений влияет большое число факторов как значимых (т.е. определяющих уровень несущей способности соединений), так и второстепенных (например, неоднородность внешнего воздействия, нестабильность геометрических параметров соединений и т.п.), учет которых практически исключает решение поставленной задачи.

Для получения соответствующих зависимостей для оценки величины контактного упрочнения соединений с мягкими прослойками различных геометрических форм (см. рис. 2.7) в условиях двухосного на-гружения (при п = 0 — 1) можно воспользоваться рассмотренным в разделе 3.4 алгоритмом решения подобного класса задач и использовать основные закономерности механического поведения рассматриваемых соединений, установленные в результате теоретических и экспериментальных исследований для частного случая нагружения (п = 0,5), связанные с влиянием конструктивно-геометрических параметров соединений (ф, к) на несущую способность. Для упрощения процедуры распространения существующих решений, полученных для данного типа мягких прослоек (3.35), (3.37) — (3.39) для случая и = 0,5 на общий случай нагружения соединений, отвечающих их работе в составе оболочковых конструкций (п = 0...1), можно использовать следующий искусственный прием. Представим выражение, полученное ранее для определения величины контактного упрочнения мягких прослоек Ккп в условиях их двухосного нагружения (3.28) в несколько иной форме, структурно отражающей физические особенности пластического деформирования мягких прослоек и математического описания линий скольжения отрезками циклоид

Прессовые соединения. Задача упрочнения прессовых соединений заключается прежде всего в уменьшении давления на посадочных поверхностях и напряжений в охватывающей и охватываемой деталях рациональным выбором параметров соединения (диаметра и длины посадочной поверхности, толщины стенок охватывающей и охватываемой детали, см. раздел 11).

Изменение A,j/X2 установкой упругих элементов не затрагивает основных параметров соединения и, как показано выше, вообще слабо влияет на п и г 2. Поэтому введение элементов даже очень большой упругости сравнительно мало изменяет параметры системы.

Обозначение шлицевого соединения с центрированием по наружному диаметру состоит из знака центрирующего диаметра D и основных параметров соединения (-, d, D).

Распределение касательных напряжений для принятых типовых параметров соединения показано на рис. 14 (заимствованном из работы [44]), который иллюстрирует эффект концентрации напряжений и влияние длины нахлестки.

Будет рассмотрено определение лишь допустимой погонной нагрузки на соединение из заданных материалов, хотя реальные конструкции нуждаются в более обширном экспериментальном исследовании параметров соединения и типов его разрушения. Будет принято, что величина этой нагрузки определяется лишь длиной нахлеста в соединении и числом слоев в композите.

заданного сочетания геометрических параметров соединения. Следует отметить, что при разрушении от среза несущая способность соединения минимальна, а максимальная прочность болтового соединения со склейкой меньше прочности чисто клеевого соединения. Увеличение отношения eld устраняет разрушение от срезами несколько повышает прочность (на рис. 63 не показано). Прочность соединения с прокладками — шайбами (не показана) несколько ниже, чем прочность болтового соединения со склейками, по выше, чем прочность стандартного механического соединения.

РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 19. Зависимости параметров соединения

Прессовые соединения. Задача упрочнения прессовых соединений заключается прежде всего в уменьшении давления на посадочных поверхностях и напряжений в охватывающей и охватываемой деталях рациональным выбором параметров соединения (диаметра и длины посадочной поверхности, толщины стенок охватывающей и охватываемой детали, см. раздел 11).

Изменение XiA2 установкой упругих элементов не затрагивает основных параметров соединения и, как показано выше, вообще слабо влияет на ri и г2. Поэтому, введение элементов даже очень большой упругости сравнительно'мало изменяет параметры системы.

Обозначение шлицевого соединения с центрированием по наружному диаметру состоит из знака центрирующего диаметра D и основных параметров соединения (z, d, D).

Подставляя выражения (10), (11) и (12) в равенство (9), получим соотношения, устанавливающие зависимость Мг, М2 и Т1 от момента на выходе и кинематических параметров соединения:

Пример 3 [107]. Прочность заклепочных швов листовых материалов, применяемых в машиностроении, зависит от механических свойств деталей стыка и определяется рядом конструктивных параметров соединения. К их числу относятся толщина листов /i, диаметр d и шаг t заклепок в ряду, расстояние между рядами s, размер перемычек между отверстиями под заклепку и краем листа е и другие размеры (рис. 2.7).