Для выяснения влияния остаточных сварочных напряжений на статическую прочность сварных соединений при пониженной температуре в Институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР В. В. Шеверницким были проведены четыре серии испытаний образцов [89], часть которых имела остаточные напряжения; в другой части эти напряжения снимались предварительным нагружением при комнатной температуре до напряжений порядка 2300 кг/см2. Испытания проводили при отрицательных температурах. Во всех случаях присутствия в образцах остаточных напряжений наблюдалось резкое (в 1,5—2 раза) снижение статической прочности, по сравнению с образцами безостаточных напряжений. Испытание данного вида образцов "позволило сделать следующий вывод: остаточные напряжения могут резко снижать статическую прочность сварного соединения только при некоторых, вполне определенных условиях, а именно: 1) при наличии резкого концентратора напряжений, расположенного поперек максимальных растягивающих остаточных и рабочих напряжений; 2) при достаточно низкой температуре, которая при данной структуре металла и данном концентраторе напряжений должна переводить металл у надреза в хрупкое состояние.
Условия проявления неблагоприятного влияния остаточных напряжений на статическую прочность сварного соединения те же, что и при отрицательном действии реактивных напряжений (т. е. напряжений, вызванных реакцией заделок), приводящих к разрушению сварного соединения [89]. Следовательно, никакого принципиального, с точки зрения влияния на прочность металла, различия между остаточными и реактивными напряжениями не существует.
Различие может оказаться только в виде разрушения: реактивные напряжения могут вызвать полное (сквозное) разрушение соединения, тогда как остаточные вызывают локальные трещины. Как общий результат приведенных выше работ можно сделать вывод:
1) Применительно к элементам конструкций, изготовленным) из пластичного материала, находящегося в пластическом состоянии и работающего при статических нагрузках, остаточные сварочные напряжения (напряжения первого рода) не влияют на прочность элемента конструкции. Пластические деформации в отдельных зонах могут наступить при более низких нагрузках, чем в элементах, не имеющих сварочных напряжений.
2) В конструкциях из хрупких материалов, а также из вязких материалов, но находящихся в хрупком состоянии, остаточные сварочные напряжения могут влиять на прочность при статических нагрузках.
ПРОЧНОСТЬ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Вопрос о влиянии остаточных сварочных напряжений на прочность сварного соединения при переменном нагружении является предметом широких и всесторонних исследований, проводимых в Советском Союзе и за рубежом. Однако имеется большое количество противоречивых выводов, и эта противоречивость объясняется сложностью и многогранностью изучаемых явлений [9]. Здесь вместе с остаточными напряжениями действуют многочисленные факторы, и выделение влияния самих остаточных напряжений является методически очень сложной задачей.
Теоретическая разработка вопроса о влиянии остаточных напряжений на усталостную прочность деталей была сделана в работе И. В. Кудрявцева [43]. Показано, что это влияние может быть определено коэффициентом
Анализ полученной зависимости позволил сделать следующие выводы {44].
Влияние остаточных напряжений на усталостную прочность металлических деталей различно для различных металлов и увеличивается с увеличением их хрупкости (т. е. -коэффициента Т1о) .
Одно и то же поле остаточных напряжений для одного и того же материала оказывает различное влияние на его предел выносливости в зависимости от характера действующих переменных напряжений (т. е. от величины К).
Влияние остаточных напряжений на предел выносливости (при определенном простом или сложном напряженном состоянии) зависит от величины и знака трех составляющих в одинаковой степени.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.