Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И
НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЁТА ВЛИЯНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ. ОБЗОР
ЛИТЕРАТУРЫ 7
ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ 7
СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К УСТАНОВЛЕНИЮ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ
РАСЧЁТА НА ПЕРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ 26
Т.З. УЧЁТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ
РАСЧЁТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ УСТАЛОСТИ Ю
1.4. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 52
ГЛАВА 2. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ИХ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА ОБРАЗЦАХ
ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ 54
2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЫКОВЫХ
И НАХЛЁСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ 54
2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ.НА ОБРАЗЦАХ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ
ИСПЫТАНИЙ 68
2.3. ВЫВОДЫ 77
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 78
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 78
ВЛИЯНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ . . 91
ВЛИЯНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ . . НО
СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ЗОН СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
С ЗАПЛАВЛЕННЫМИ КРАТЕРАМИ 117
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВАРОЧНЫХ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 122
ВЫВОДЫ 130
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЁТА СВАРНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
НА УСТАЛОСТЬ D2
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ 133
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК 155
РАСЧЁТ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА ЗАДАННЫЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ 164
ВЫВОДЫ 173
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 175
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 177
ПРИЛОЖЕНИЕ 188
Введение к работе
В последнее время в промышленном производстве получают распространение свариваемые алюминиевые сплавы, позволяющие снизить металлоёмкость конструкций. Замена сталей алюминиевыми сплавами экономически оправдывает себя при создании транспортных средств и различных подвижных сооружений и конструкций, уменьшение веса которых способствует увеличению их грузоподъёмности, скорости передвижения и снижению энергетических затрат при эксплуатации. Но большинство конструкций такого рода эксплуатируются в условиях воздействия переменных нагружений, а по сопротивлению усталости сварные соединения алюминиевых сплавов существенно уступают соединениям стальных конструкций. Обычно это объясняется только повышенной чувствительностью алюминиевых сплавов к концентрации напряжений. При этом не уделяется должного внимания влиянию других дополнительных факторов, среди которых особое место занимают сварочные остаточные напряжения.
Многочисленные исследования, проведенные на сталях, показали, что в расчётах на усталость сварных соединений необходимо учитывать растягивающие остаточные напряжения, влияние которых в ряде случаев может быть сопоставимым с влиянием концентрации напряжений. В предшествующих исследованиях, выполненных применительно к алюминиевым сплавам, большое внимание уделялось повышению точности изготовления конструкций, так как в них остаточные деформации существенно выше, и значительно меньше - остаточным напряжениям, поскольку они ниже, чем в соединениях стальных элементов. Между тем, остаточные напряжения в околошовной зоне, возникающие при сварке конструкций из алюминиевых
сплавов, могут достигать предела текучести исходного материала. В этой связи, исследование сопротивления усталости с учётом конструктивных и технологических факторов, включая остаточные \ напряжения, становится одной из важных задач совершенствования методики оценки циклической долговечности сварных соединений алюминиевых сплавов.
Тема данной диссертационной работы посвящена изучению сопротивления усталости сварных соединений алюминиевых сплавов с учётом влияния растягивающих остаточных напряжений.
Представленная в диссертации работа является частью решения задания 0.72.01.02.07. по теме "Систематизация и обобщение исследований известных способов и разработка новых конструктивно-технологических мер, обеспечивающих повышение несущей способности сварных конструкций, при одновременном снижении их металлоёмкости. Разработка рекомендаций по расчёту сварных соединений металлоконструкций на усталость", выполняемого по постановлению ГКНТ и Госплана СССР от 12.12.80г. М72/248, и частью общей программы "Исследование механики разрушения и критериев прочности конструкционных материалов и сварных соединений при статических и повторно-переменных нагрузках", выполнявшейся по постановлению Президиума АН УССР от 20.11.75г. №398.
Цель работы состояла в определении характеристик сопротивления переменным нагрузкам сварных соединений алюминиевых сплавов АМгб и 1915 в области многоцикловой долговечности с учётом влияния растягивающих остаточных напряжений и разработке методики расчёта на усталость несущих сварных конструкций, эксплуатируемых при случайных режимах изменения нагрузок. Работа включала в себя:
- исследование характера распределения остаточных напряжений
в крупногабаритных моделях из сплавов АМгб и 1915, воспроизводящих сварные узлы реальных конструкций, в зависимости от типа соединения и способа сварки; разработку методики воспроизведения их на сравнительно небольших образцах для усталостных испытаний; обоснование методики проведения усталостных испытаний алюминиевых сплавов АМгб и 1915 и их соединений с учётом растягивающих остаточных напряжений;
изучение закономерностей влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости исследованных сплавов и их сварных соединений в зависимости от уровня действующих напряжений и асимметрии цикла. При этом установлены предельные напряжения усталости сварных соединений сплава АМгб с учётом влияния остаточных напряжений. Предложено аналитическое выражение для описания результатов усталостных испытаний сварных соединений алюминиевых сплавов;
разработку методики определения допускаемых напряжений сварных соединений алюминиевых сплавов с учётом влияния остаточных напряжений. С заданной вероятностью неразрушения уточнены значения допускаемых напряжений для сварных соединений сплава АМгб. Полученные результаты позволяют производить вероятностные расчёты сварных соединений алюминиевых сплавов на усталость от действия случайных эксплуатационных нагружений на основе гипотезы линейного накопления повреждений;
разработку методики вероятностного расчёта на усталость.
Полученные результаты исследований использованы при создании опытной конструкции алюминиевого кузова вагона метрополитена на Мытищинском машиностроительном заводе.
