Влияние упругой податливости соединяемых элементов на напряженно-деформируемое состояние сварных соединений

• Автор: Рогозин, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Конструктивная прочность и факторы ее определяющие
1.2. Задачи исследования
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Предметная область исследования
2.2 Методика исследования напряженно-деформированного состояния сварного соединения с использованием метода конечных элементов
2.3 Методика анализа локального напряженно-деформированного состояния
2.4 Прикладное программное обеспечение
3. КОНСТРУКТИВНАЯ ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ
НАХЛЕСТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1 Влияние податливости соединяемых элементов на
прочность соединений с лобовыми швами
3.2 Влияние податливости соединяемых элементов на
напряженно-деформированное состояние нахлесточных соединений с прерывистыми фланговыми швами
3.3 ' Нахлесточные соединения с прерывистыми фланговыми
швами, частично воспринимающих силовой поток
3.4 Выводы
4. ВЛИЯНИЕ ПОДАТЛИВОСТИ СОЕДИНЯЕМЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ НА КОНСТРУКТИВНУЮ ПРОЧНОСТЬ
ТОНКОСТЕННЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
4.1 Сварные соединения элементов малой жесткости, оси

которых расположены в параллельных плоскостях
4.2 Сварные соединения элементов малой жесткости с осями, 124 расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях
4.3 Результаты экспериментального исследования 137 закономерностей влияния податливости на характер передачи усилия через сварной
4.4 Проектирование сварных узлов с учетом податливости 144 соединяемых элементов
4.5 Выводы
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В различных отраслях промышленности сварные конструкции находят широкое применение. Но несмотря на значительные успехи, достигнутые в области проектирования, изготовления и контроля сварных конструкций, а также более тщательное изучение условий эксплуатации их, не исключены случаи преждевременного выхода конструкции из строя и потеря ее работоспособности задолго до прогнозируемого срока эксплуатации. Во многих случаях прочность сварных соединений в составе конструкции оказывается ниже прочности материала, из которого они изготовлены. Снижение конструктивной прочности сварного соединения обусловлено рядом причин, среди которых концентрация напряжений, вызванная формой сварного шва и дефектами сборки и сварки, остаточные сварочные напряжения и деформации, структурная и механическая неоднородность и другие.
Значительные успехи в области теоретического и экспериментального исследования работоспособности и конструктивной прочности сварных соединений связаны с именами Г. А. Николаева, С. А. Куркина, В. А. Винокурова, В. И. Махненко, В. И. Труфякова, Г. П. Карзова, С. Н. Киселева, Д. И. Навроцкого, Н. А. Клыкова, В. И. Дворецкого, И. В. Кудрявцева, И. И. Макарова, Э. JI. Макарова, О. И. Стеклова, А. Е. Ас-ниса, Б. С. Касаткина, Г. С. Васильченко, Д. М. Шур, С. В. Серенсена, Н.
А. Махутова, А. П. Гусенкова, В. П. Когаева, Г. А. Бельчука, О. А. Бак-ши, Р. 3. Шрона, М. В. Шахматова, A. Neumann, W. Н. Munse, F. М. Burdekin, S. U.Meddox, J. Harrison, T. R. Gurney, A. A. Wells, P. W. Nichols, H. Kihaza, J. Tanaka, K. Masubuchi, F. Faltus и других исследователей.
В их работах приведены зависимости по расчету прочности сварных соединений при действии нагрузок статического и циклического характера. Выявлены закономерности по влиянию технологических и кон-
разрушения. Поэтому представляет интерес расчетной оценки опасности имеющихся концентраторов в зависимости от геометрии соединяемых элементов.
Известно, что в нахлесточных соединениях с фланговыми швами распределение напряжений в сварных швах носит неравномерный характер [65, 66]. Примером сварных соединений с фланговыми швами может служить соединение внахлестку двумя угловыми фланговыми швами стального швеллера с листовой косынкой (рис. 2.2). В работе [67] отмечается, что в данном соединении при достаточно длинных фланговых швах (100 мм) предельное состояние наступает при существенно неравномерном распределении по длине шва 1 усилий Т. Следовательно, необходимы уточнения расчетных методик несущей способности сварных соединений с фланговыми швами.
В реальных сварных конструкциях Рис. 2.2 Соединение внахлестку угловыми фланговыми имеются сварные соединения, в зоне кото-
швами стального швеллера с ОСНОВНОЙ металл находится в слож-
листовои косынкой
ном напряженном состоянии. Последнее обусловлено наличием местных деформаций в зонах сварных швов, возникающих при одновременном действии изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, локальных изгибающих моментов, крутящих моментов, сил растяжения и сжатия, вызванных неодинаковой деформацией элементов сварной конструкции. Примером таких конструкций является сварное соединение боковины с поперечной балкой рамы тележки (рис. 2.3) [8]. Результаты измерения напряжений в сварном шве с помощью тензодатчиков показали, что по окружности шва напряженное состояние неоднородно. Авторы приведенной работы отмечают, что ввиду того, что местные деформации создают сложное