Способ оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях
СПОСОБ ОЦЕНКИ .ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, заключающийся в том, что из конструкции вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, в образце выполняют щелевидный концентратор , а геометрию образца и место приложения нагрузки выбирают, таким образом, чтобы обеспечить в образце зону независимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины, включающую сварной шов, нагружают образец циклической нагрузкой с постоянной амплитудой, значения нетто-напряжений от которой составляют 0,1 - 0,3 предела текучести материалами определяют ског рость роста трещины, а уровень остаточных напряжений оценивают (Л по изменению скорости роста трещины. ел 00 30 in :п
СОЮЗ COBETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(51) С 01 В 5/30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3629985/25-28 (22) 29.07.83 (46) 30.05.85. Бюл. В 20 (72) О.П. Осташ, Б.И. Зайдель и В.Т. Жмур-Клименко (71) Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко (53) 531.781.2(088 ° 8) (56) 1. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. И., "Машиностроение", 1968, с. 235, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3518123/25-28, 1982 .(прототип).. (54)(57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНЫХ
НАПРЯЖЕНИИ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, заключающийся в том, что из конструкции вырезают образец, включающий
„„SU, 1158855 сварной шов, и нагружают его, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью упрощения способа, в образце выполняют щелевидный концентратор, а геометрию образца и место приложения нагрузки выбирают, таким образом, чтобы обеспечить в образце зону независимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины, включающую сварной mos, нагружают образец циклической нагрузкой с постоянной амплитудой, значения нетто-напряжений от которой составляют 0,1 - 0 3 предела текучести материала и определяют ско1 рость роста трещины, а уровень остаточных напряжений оценивают по изменению скорости роста трещины.
1 11588
Изобретение относится к испытаниям материалов и может быть использовано для определения работоспособности сварных конструкций по уровню остаточных напряжений.
Известен способ определения де— .формаций в сварных конструкциях, заключающийся в том, что образец раз резают на тамплеты и измеряют деформацию до разрушения и после раз- 1п рушения образца (13..
Недостатками известного способа являются невысокая точность определе-, ния деформаций и большая трудоемкость, Наиболее близким к изобретению является способ оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях, заключающийся в том, что из конетрукции вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его (2 j.
Недостатком данного способа является сложность оценки остаточных напряжений.
Цель изобретения — упрощение способа. 25
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях, заключающемуся в том, что из конструкции вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его, в образце выполняют щелевидный концентратор, а геометрию об разца и место приложения нагрузки выбирают таким образом, чтобы обеспечить в образце зону независимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины, включающую сварной шов, нагружают образец циклической нагрузкой с постоянной амплитудой, значения нетто-напряжении от которой составляют 0 1 — 0,3 предела текучести материала, и определяют скорость роста трещины, а уровень остаточных напряжений оценивают по изменению скорости роста трещины;
На фиг. 1 изображен образец со сварным швом, осуществляющий предлагаемый способ; на фиг. 2 — зависимости скорости роста трещины от ее длины для различных режимов термообработки.
Образец 1 имеет щелевидный концентратор 2, отверстия 3 для при". ложенин нагрузки, сварной шов 4.
Способ осуществляется следующим образом.
Из сварной конструкции из листовой стали толщиной 5 мм вырезают квад155 2 ратный образец 1 размером Ъ= 250 мм
Р в котором создают зону независимости коэффициента интенсивности от длины трещины. Для этого выполняют щелевидный концентратор 2 длиной
0,08 Ь, расположенный в центре образ.— ца 1 на расстоянии 0,2 Ъ от сварного шва 4. Выполняют два одинаковых от-, верстия 3 диаметром 0,05 Ъ, расположенные симметрично по обе стороны от концентратора 2. Расстояние между центрами отверстий 3 составляет 0,18Ъ.
Отверстия 3 служат для приложения, 1. циклической нагрузки с йостоянной амплитудой. В таком образце имеется зона длиной
0 05 Ь с 0 с 0,2б Ь, где У вЂ” длина трещины (с учетом концентратора), в которой коэффициент интенсивности напряжений не зависит от длины 0 трещины.
Образец, вырезаемый из сварной, конструкции, может быть необязательно квадратным. Для осуществления способа могут быть использованы дисковый образец с центральным щелевидным концентратором, диск с боковым щелевидным концентратором и другие образцы в которых имеется зона неза. . висимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины. В сварных конструкциях коэффициент интен" сивности напряжений К у вершины трещины зависит от двух факторов: прикладываемой к образцу нагрузки и остаточных сварочных напряжений
° 60 в самом образце, т.е. скорость роста трещины Ч определяется где KF — коэффициент ийтенсивности напряжений от нагрузки;
Kg — коэффициент интенсивносос ти напряжений от остаточных напряжений.
Так как в данном квадратном o6yas-. це при распространении трещины в интервале О, 05Ъ (3 40,026b К < = sang% то изменение скорости роста трещины определяется только величиной и распределением остаточных напряжений. а при их отсутствии она постоянна, независимо от длины трещины, пересекающей всю исследуемую зону.
Поскольку в сварных конструкциях главную роль играют продольные . остаточные напряжения, ncb сварноз
ro шва 4 располагают в образце параллельно оси приложения нагрузки на расстоянии 0,2b от нее т.е. в этом случае исследуемая зона остаточных напряжений находится в пределах вышеуказанного участка стабильности K °
Образец 1 устанавливают и закрепляют в захватах испытательной машины, затем производят вагружение образца 1 циклической нагрузкой с лостоянной амплитудой, значения нетто-напряжений от которой составляют О, 1 — 0,3 предела текучести материала.
Выбор величины нагрузки определяется двумя условиями: она должна обеспечивать продвижение трещины и чувствительность скорости ее роста от величины остаточных напряжений, так-.как влияние остаточных напряжений максимально проявляется при малых нагрузках, а при ее увеличении это влияние существенно уменьшается и затухает, т.е. верхний предел обеспечивает развитие трещины,. а нижний — необходимую чувствительность скорости роста трещины к величине остаточных напряжений.
Определяют скорость роста трещины и строят график (фиг. 2) зави158855
4 симости скорости роста трещины от ее длины.
Уровень остаточных напряжений оценивается по отклоненйЬ скорости роста трещины в зоне влияния остаточных напряжений, от зоны, где эти напряжения отсутствуют.
Это отклонение тем больше, чем выше уровень остаточных напряжений.
10 При термообработке при = б00 С в течение 2-х ч остаточные напряжения сведены к минимуму.
Использование изобретения поз1 воляет упростить способ оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях, поскольку оценку ведут не по абсолютным значениям остаточных напряжений, а по отклонению значения скорости роста трещины в зоне влияния остаточных напряжений от ее значений вне зоны сварки.
Поскольку скорость роста трещины зависит от величины остаточных напряжений по степенному закону, малые изменения уровня остаточных напряжений приводят к существенным изменениям скорости роста трещины, т.е. способ обладает большой чувствительностью к выявлению остаточных сварочных напряжений.
1158855 а-И
S0 г, lypl
Составитель Т. Николаева
Редактор Н. Воловик Техред Л.Коцюбняк Корректор В. Гирняк
Заказ 3571/40 Тираж 651
ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное. Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ц
Pf/ЦиМЮ Р
9ÐÎã. Я
