Лобовые швы

Лобовые швы

В данном разделе рассматриваются два типа сварных соединений с лобовыми швами. В соединениях первого типа лобовые швы передают нагрузку, действующую на элементы соединения. Соединения второго типа служат для присоединения лобовым швом коротких вспомогательных пластин для различного рода креплений к несущему элементу плоского поперечного сечения.

В соединениях второго типа несущий элемент является неразрезным и передает основную часть нагрузки.

Как и в рассмотренных выше случаях, большинство испытаний было проведено с образцами из стали ASTM А7 и аналогичных конструкционных сталей. Однако некоторые испытания соединений и пластин с приваренными вспомогательными элементами были проведены с образцами из низколегированной стали высокой прочности и из конструкционной стали высокой прочности, подвергаемой закалке и отпуску. Обычные плоские образцы из этих сталей, как показано выше, обладают более высоким пределом выносливости по сравнению с аналогичными образцами из стали А7. Однако при испытаниях сварных соединений с угловыми швами легированные стали в большинстве случаев не давали существенного преимущества в величине предела выносливости.

Большинство образцов с лобовыми швами были сварены электродами Е 6010 в нижнем или горизонтальном положении. Данные этой серии испытаний показывают несколько более высокий предел выносливости соединений, сваренных в нижнем положении по сравнению с аналогичными соединениями, сваренными в горизонтальном положении, однако эта разница несущественна. Другие повсеместно встречающиеся факторы могут оказывать большее влияние на предел выносливости, чем различие в технике сварки, исследованной при этих испытаниях.

Несколько серий образцов с лобовыми швами испытывались при пульсирующем цикле сжатия. Разрушение этих образцов обычно имело характер отрыва сварных швов от средней пластинки, в отличие от обычно встречающегося появления трещины в слабом сечении сварного шва или в основном материале у края шва. В этом случае, очевидно, зона сварки распространялась на достаточно большую глубину внутрь основной пластинки для возможности передачи всей сжимающей нагрузки через поверхность контакта, даже после полного отделения сварных швов от средней пластинки. В связи с этим было трудно установить момент разрушения образцов, испытываемых при сжимающей нагрузке.

Предел выносливости соединений, испытанных при сжимающей нагрузке, как правило, мало отличался от предела выносливости образцов, испытанных при растягивающей нагрузке, однако образцы, испытанные при размахе напряжения, соответствующем большему числу циклов до разрушения, обнаруживали тенденцию к повышению предела выносливости.

При испытании образцов в виде пластинок с приваренными лобовыми швами вспомогательными пластинками было установлено, что число и тип приваренных вспомогательных элементов оказывают существенное влияние на предел выносливости.

Например, при испытаниях образцов из мягкой стали и низколегированных сталей высокой прочности наличие небольших стержней, приваренных лобовым швом к одной стороне пластинки, приводило к понижению предела выносливости на 10-17%. Наличие двух приваренных деталей — по одной с каждой стороны пластинки — понижало предел выносливости образцов из мягкой стали на 11-42% в зависимости от числа циклов нагружения до разрушения. Для образцов из низколегированной стали понижение предела выносливости в тех же условиях составляло 34-40%. При испытаниях образцов из высокопрочной стали НУ-80, подвергнутой закалке с отпуском, наличие приваренных деталей приводило к понижению ограниченного предела выносливости при 100-103 циклов на 57-60%. Короткие приваренные детали воспринимают очень небольшую часть нагрузки, действующей на главный несущий элемент, однако резкое изменение геометрической формы в месте приварки вызывает концентрацию напряжений, приводящую к значительному снижению прочности основного элемента при переменных напряжениях. Такое же влияние оказывает приварка крепежных пластинок небольшой длины к основному несущему элементу плоского поперечного сечения. Ввиду этого при проектировании элементов конструкций, подверженных значительным переменным растягивающим нагрузкам, необходимо по возможности избегать приварки к этим элементам вспомогательных деталей.

В недавно опубликованных исследованиях Гёрней и других авторов было установлено, что при правильном использовании местного индукционного нагрева или местного сжатия материала можно в известных условиях значительно повысить прочность силовых элементов с приваренными несиловыми элементами при переменных напряжениях. Однако следует заметить, что наибольшее повышение прочности наблюдается при малых напряжениях и большом числе циклов до разрушения. При более высоких напряжениях и меньшем числе циклов до разрушения повышение прочности оказывается незначительным или может вовсе отсутствовать.

Читайте так же:

016 006 021 011 036 044 001 042

Комментарии запрещены.

Явление усталости

010 032 043 003 014 036
Усталость конструкций
Сопротивление усталости