Прочность рассматриваемого

Определим относительные размеры дефекта на контакте мягкой прослойки, при которых статическая прочность рассматриваемых соединений будет находиться на уровне прочности бездефектного соединения таких же размеров. При некоторых соотношениях ае и I /В- (I /В)* точки О' и О{ (см. рис. 2.15) условных огибающих сеток линий скольжения совмещаются в центре мягкой прослойки М . При данных относительных толщинах ж и дефектах (I /В), статическая прочность соединений равна прочности бездефектного соединения. Относительные размеры дефектов (I /В)* при этом определяются по следующим соотношениям:

В качестве твердых прослоек могут выступать сварной шов. зона термического влияния, промежуточная наплавка при сварке разнородных металлов и т. д. Ранее соединениям, имеющим в своем составе твердые прослойки с удовлетворительной деформационной способностью, уделялось мало внимания. Последнее связано с тем, что прочность рассматриваемых соединений лимитировалась механическими свойствами основного более мягкого металла М, а сама твердая прослойка в процессе нагружения либо работала упруго, либо незначительно вовлекалась в пластическую деформацию, Интерес к анализу предельного состояния соединений с твердыми прослойками возникает с появлением в них плоскостных дефектов, которые являются причиной разрушения конструкций по твердой прослойке.

Сосуды и аппараты высокого давления (котлы, сосуды, трубопроводы и т п.), как правило, относят к классу толстостенных оболочковых конструкций, для которых не выполняются условия и допущения, принимаемые при расчетах на прочность с использованием теории мембранных оболочек. В связи с этим при разработке нормативных расчетов на прочность рассматриваемых конструкций использовали данные испытаний моделей и натуральных образцов /6, 48/. В результате были получены эмпирические или полуэмпирические зависимости, которые и были положены в основу расчетов на прочность /49 — 51/. Например, в нормах расчета на прочность котлов и трубопроводов, регламентированных ОСТ 108.031.08-85, приводятся требования к выбору расчетного давления, нормативы допускаемых напряжений на расчетные сроки службы конструкций. Сосуды, работающие под давлением и находящиеся в помещениях (не относятся к классу котлов или трубопроводов), рассчитываются согласно ГОСТ 14249-80.

при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п - 0), решения для которых полцены нами в рамках работы /2/. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного под-хода доя практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

Как отмечалось выше, предлагаемый алгоритм решения двухосных задач применительно к анализу несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками,базирующийся на соотношениях (3.10) и (3.18), является обобщением частных случаев, имеющих место при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п = 0), решения для которых получены нами в рамках работы 121. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного подхода для практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

Определим относительные размеры дефекта на контакте мягкой прослойки, при которых статическая прочность рассматриваемых соединений будет находиться на уровне прочности бездефектного соединения таких же размеров. При некоторых соотношениях аеи t/B=(l/B)* точки О' иО^ (см. рис. 2.15)условных огибающих сетоклиний скольжения совмещаются в центре мягкой прослойки М. При данных от-носительных толщинах ж и дефектах (I /В)* статическая прочность соединений равна прочности бездефектного соединения. Относительные размеры дефектов (I /В)* при этом определяются по следующим соотношениям:

В качестве твердых прослоек могут выступать сварной шов, зона термического влияния, промежуточная наплавка при сварке разнородных металлов и т. д. Ранее соединениям, имеющим в своем составе твердые прослойки с удовлетворительной деформационной способностью, уделялось мало внимания. Последнее связано с тем, что прочность рассматриваемых соединений лимитировалась механическими свойствами основного более мягкого металла М, а сама твердая прослойка в процессе нагружения либо работала упруго, либо незначительно вовлекалась в пластическую деформацию. Интерес к анализу предельного состояния соединений с твердыми прослойками возникает с появлением в них плоскостных дефектов, которые являются причиной разрушения конструкций по твердой прослойке.

Сосуды и аппараты высокого давления (котлы, сосуды, трубопроводы и т.п.), как правило, относят к классу толстостенных оболочковых конструкций, для которых не выполняются условия и допущения, принимаемые при расчетах на прочность с использованием теории мембранных оболочек В связи с этим при разработке нормативных расчетов на прочность рассматриваемых конструкций использовали данные испытаний моделей и натуральных образцов /6,48/. В результате были получены эмпирические или полуэмпирические зависимости, которые и были положены в основу расчетов на прочность /49 — 51/. Например, в нормах расчета на прочность котлов и трубопроводов, регламентированных ОСТ 108.031.08-85, приводятся требования к выбору расчетного давления, нормативы допускаемых напряжений на расчетные сроки службы конструкций. Сосуды, работающие под давлением и находящиеся в помещениях (не относятся к классу котлов или трубопроводов), рассчитываются согласно ГОСТ 14249-80.

при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п = 0), решения для которых получены нами в рамках работы /2/. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного под-хода для практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

Как отмечалось выше, предлагаемый алгоритм решения двухосных задач применительно к анализу несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками,базирующийся на соотношениях (3.10) и (3.18), является обобщением частных случаев, имеющих место при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п = 0), решения для которых получены нами в рамках работы 111. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного подхода для практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

Прочность рассматриваемых материалов тем выше, чем меньше их нелинейность. Таким образом, контроль прочности сводится к измерению скорости распространения волн и анализу спек-

Здесь ае, — эффективное решение, определяющее прочность рассматриваемого мпкрообъема, csnd и ап! — локальные напряжения в нем, вызванные соответственно скоплением дислокаций и наличием трещипы, One — теоретическая прочность кристаллической решетки (или поверхности раздела) в микрообъеме (индекс ге указывает, что напряжения направлены нормально к плоскости скола). Как следует из моделей разрушений сколом Стро, Смита и др. [55, 198], обусловленная скоплением дислокаций концентрация напряжений пропорциональна мощности скопления дислокаций в конце полосы скольжения п±:

торой прочность рассматриваемого соединения становится равной прочности пластины из основного металла с ана-

Кроме рассмотренных закономерностей изменения механических свойств мягких прослоек в виде симметричной параболы и симметричной линейной неоднородности (соответственно кривые 2.3, см. рис 2.6,я) на практике также встречаются распределения свойств поперек сварного шва, представляющие собой комбинацию данных изменений с несимметричной неоднородностью сварного стыка (на рис. 2.6,6 кривые 5. 6). Нетрудно заметить, что разработанные в настоящей работе расчетные методики, позволяющие по отдельности оценить влияние как несимметричной неоднородности сварного стыка, так и неоднородность свойств мягких прослоек, моглт быть использованы и при анашизе несущей способности соединений с рассматриваемой комбинацией изменений механических свойств. Так, например, для соединений, изменение механических свойств в которых описывается кривой 5, на первом этапе необходимо определить в соответствии с рекомендациями (3 76) эквивалентное значение степени механической неоднородности соединения Кв^. а затем, принимая А'В1 = А'", в соответствии с процедурой расчета оценить прочность рассматриваемого соединения по (3.74) с учетом коррекции по к в виде кпр = к/пр при определении Кк. Аналогичным образом расчет ведется и для случая, когда изменение свойств поперек сварного соединения, описывается кривой 6 (см. рис. 2.6,6).

Влияние свойств арматуры. Установление зависимости прочности исследуемых материалов от свойств и объемного содержания арматуры представляет более трудную задачу, чем описание упругих характеристик. Это обусловлено в некоторой степени отсутствием теоретических зависимостей, описывающих прочность рассматриваемого класса материалов, а также отсутствием опытных данных, устанавливающих характер изменения прочности от указанных параметров. Имеющиеся экспериментальные данные (см. табл. 4.9) не позволяют решить поставленную задачу, так как относятся к материалам, отличающимся друг от друга объемным содержанием волокон и степенью их искривления. Некоторое качественное представление о зависимости прочности рассматриваемого класса материалов от их структурных параметров и свойств арматуры можно получить, используя покомпонентный расчет [4]. В его основу положена оценка предельных напряжений, возникающих в арматуре и в связующем, при действии на материал определенного поля напряжений.

Относительная толщина мягкой прослойки эе = ж , при ко торой прочность рассматриваемого соединения становится равной прочности пластины из основного металла с ана-

Кроме рассмотренных закономерностей изменения механических свойств мягких прослоек в виде симметричной параболы и симметричной линейной неоднородности (соответственно кривые 2,3, см. рис. 2.6,а) на практике также встречаются распределения свойств поперек сварного шва, представляющие собой комбинацию данных изменений с несимметричной неоднородностью сварного стыка (на рис. 2.6,6 кривые 5, 6). Нетрудно заметить, что разработанные в настоящей работе расчетные методики, позволяющие по отдельности оценить влияние как несимметричной неоднородности сварного стыка, так и неоднородность свойств мягких прослоек, могут быть использованы и при анализе несущей способности соединений с рассматриваемой комбинацией изменений механических свойств. Так, например, для соединений, изменение механических свойств в которых описывается кривой 5, на первом этапе необходимо определить в соответствии с рекомендациями (3 76) эквивалентное значение степени механической неоднородности соединения ^вэ, а затем, принимая Квэ = К™, в соответствии с процедурой расчета оценить прочность рассматриваемого соединения по (3.74) с учетом коррекции по к в виде кпр = к/^р при определении ^к. Аналогичным образом расчет ведется и для случая, когда изменение свойств поперек сварного соединения, описывается кривой 6 (см. рис. 2.6,6).

Влияние свойств арматуры. Установление зависимости прочности исследуемых материалов от свойств и объемного содержания арматуры представляет более трудную задачу, чем описание упругих характеристик. Это обусловлено в некоторой степени отсутствием теоретических зависимостей, описывающих прочность рассматриваемого класса материалов, а также отсутствием опытных данных, устанавливающих характер изменения прочности от указанных параметров. Имеющиеся экспериментальные данные (см. табл. 4.9) не позволяют решить поставленную задачу, так как относятся к материалам, отличающимся друг от друга объемным содержанием волокон и степенью их искривления. Некоторое качественное представление о зависимости прочности рассматриваемого класса материалов от их структурных параметров и свойств арматуры можно получить, используя покомпонентный расчет [4]. В его основу положена оценка предельных напряжений, возникающих в арматуре и в связующем, при действии на материал определенного поля напряжений.

В качестве условного измерителя прочности корпуса при сжатии его льдом Шиманский рекомендует принять наибольшую разрушаемую толщину последнего, для оценки которой им предложены простые расчетные формулы и вспомогательная таблица. Известная условность расчета, вызванная исходными допущениями, не снижает ценности измерителя как критерия, позволяющего «сопоставить прочность рассматриваемого судна с прочностью судна-прототипа, ледовая прочность которого известна по опыту эксплуатации в ледовых условиях плавания». Аналогичным образом вводятся условные измерители прочности корпуса при ударной нагрузке, условные измерители прочности кронштейнов гребных валов и т. п. Во всех случаях эти измерители позволяют на рациональной основе обобщить опыт плавания в различных условиях морской обстановки и на этой базе оценить соответствующие качества вновь проектируемых кораблей.

Здесь o,t — эффективное решение, определяющее прочность рассматриваемого мпкрообъема, апЛ и а„. — локальные напряжения в нем, вызванные соответственно скоплением дислокаций и наличием трещины, о„с — теоретическая прочность кристаллической решетки (или поверхности раздела) в микрообъеме (индекс ге указывает, что напряжения направлены нормально к плоскости скола). Как следует из моделей разрушении сколом Стро, Смита и др. [55, 198], обусловленная скоплением дислокаций концентрация напряжений пропорциональна мощности скопления дислокаций в конце полосы скольжения /ij_:

Вместе с тем при исследовании влияния технологических факторов на прочность рассматриваемого класса композитов необходимо иметь в виду две особенности задачи.