Характеристики усталостной прочности сварных соединений

Усталостная (вибрационная) прочность зависит, как известно, от многих факторов: от действующих напряжений и характеристики цикла, от масштабного фактора, свойств материала и состояния его поверхности.
Влияние этих факторов широко известно и здесь не рассматривается. Однако отметим, что сварное соединение имеет одну особенность, существенно влияющую на вибрационную прочность соединения: наличие концентрации напряжений в месте перехода металла шва в основной металл. В лаборатории сварки ЛКИ методом фотоупругости для образцов, имитирующих сварные соединения с различной формой шва, были установлены значения теоретических коэффициентов концентрации напряжений. Коэффициенты концентрации напряжений изменяются в значительных пределах, и форма шва (в этом смысле) играет существенную роль.
Действительные коэффициенты концентрации напряжений, которые называются эффективными коэффициентами концентрации (Kf), зависят не только от формы шва, но и от чувствительности металла к надрезу.
Если знать величину предела усталости гладкого образца и эффективный коэффициент концентрации для различных типов сварных соединений, можно, не проводя испытаний, установить величину предела усталости данного соединения по формуле Б. Н. Дучинского.
Предел усталости сварных соединений нужно сравнивать не с пределом усталости гладкого образца, а с пределом усталости образца с заклепочным соединением, так как при отказе от сварки корпус корабля можно построить только при помощи клепки.
Предел усталости сварных соединений всегда будет выше, чем у соответствующих клепаных соединений.
Вторая причина, по которой в судовых конструкциях не требуется повышать усталостную прочность сварных соединений специальными мерами (механической обработкой), заключается в том, что корпус судна не испытывает правильных знакопеременных длительных и регулярных нагрузок, какие существуют при проведении усталостных испытаний. Исключением являются конструкции корпуса в районе гребных винтов, машинные фундаменты и конструкции в районе установки неуравновешенных механизмов и т. п. Для этих районов пониженная усталостная прочность сварных соединений учитывается в расчете тем, что в качестве опасного напряжения принимается не предел текучести, а предел усталости и допускаемые напряжения берутся как некоторая часть от предела усталости.

Требования к проектированию сварных балочных конструкций.

1. Определить высоту балки:

а) построить эпюры Mq и Q_q

б)построить линии влияния М и Q для характерных сечений

в) вычислить максимальные М и Q с помощью линий влияния для хактерных сечений;

г) построить объединенные диаграммы М_тах и Q_maх

д)определить высоту балки из условий жесткости и экономичности прочности, из двух высот нужно брать большую.

2. Сконструировать сечение балки.

3. Проверить полученное сечение:

а) по распределению металла (не менее 30% в поясах);

б) по прочности = [ ]± 5%;

в) по _тах на оси балки;

г) по эквивалентным напряжениям.

4. Обеспечить общую устойчивость балки (определить места закреп­ления сжатого пояса связями).

5. Обеспечить местную устойчивость балки (рассчитать, сконструировать, расставить вертикальные и горизонтальные ребра жесткости)

6. Назначить и рассчитать сварные соединения.

7. Спроектировать необходимые стыки балки (технологические,
конструктивные, монтажные).

8. Сконструировать и рассчитать опорные части балок.

9. Составить спецификации основного и наплавленного металлов
подсчитать вес их.

10. Вычертить балку в масштабе от 1: 100 до 1: 250 с необходимыми - сечениями и разрезами в масштабе от 1: 10 до1: 20. В чертеже должны быть все размеры и условные обозначения, необходимые для изготовления балки.