Сопротивление усталости сварных соединений алюминиевых сплавов с учетом влияния остаточных напряжений

• Автор: Шонин, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 05.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 193 c. : ил

ГЛАВА I. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЁТА ВЛИЯНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
1.2. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К УСТАНОВЛЕНИЮ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ
РАСЧЁТА НА ПЕРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ
1.3. УЧЁТ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ РАСЧЁТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ УСТАЛОСТИ
1.4. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ИХ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА ОБРАЗЦАХ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ ИСПШНИЙ
2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЫКОВЫХ
И НАХЛЁСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.НА ОБРАЗЦАХ ДЛЯ УСТАЛОСТНЫХ
ИСПЫТАНИЙ
2.3. ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
3.1. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.2. ВЛИЯНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
3.3. ВЛИЯНИЕ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ .
3.4. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ ЗОН СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
С ЗАПЛАВЛЕННЫМИ КРАТЕРАМИ
3.5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВАРОЧНЫХ РАСТЯГИВАЮЩИХ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
3.6. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЁТА СВАРНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА УСТАЛОСТЬ
4.1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК
4.3. РАСЧЁТ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА ЗАДАННЫЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ
4.4. ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

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 около-шовной зоне, возникающие при сварке конструкций из алюминиевых

1,2 [0 Q8 qe

I т-1
■z&A ////у ‘яУУА
1 Ui -А///>-1
0-1 -3 ■ -5 -7 0 -3 А -4 р -6 ¥,-6

Рис. 1.10. Зависимость Оэа/&_1 от характеристики цикла напряжений: 1,2 и 3 - стыковые соединения, соответственно, малоуглеродистых, низколегированных и высокопрочных сталей; 4 - прикрепление фасонок в стык; 5,6 и 7 - прикрепление рёбер жёсткости, соответственно, малоуглеродистых, низколегированных и высокопрочных сталей; 8 - нахлёсточные соедине-* ния с фланговыми швами.
0'тт,МПа

175 R
/ /) ы / L А *
г ./у /) '/
А Л /
и ?
ц 'J г ' 1
Л щ '/ •-I о—Ü я-Ш
у
-100 0 100 200 300 400 5006mirjfMfla
Рис. I.II. Совмещённая диаграмма предельных напряжений необработанных стыковых соединений: 1,2 и 3 - предельные статические напряжения, соответственно, малоуглеродистых, низколегированных и высокопрочных сталей; 4,5 и б - области рационального использования, соответственно, малоуглеродистых, низколегированных и высокопрочных сталей.