
- •Тема: Вступ. Основні поняття напруженого деформованого стану суцільного середовища
- •1.Мета і завдання дисципліни
- •2.Поняття про внутрішні напруження та їх класифікація.
- •3.Види деформації.
- •4. Напруження та деформації в стержні
- •Утворення напружень та деформацій при зварюванні
- •5.Розрахунок напруженого стану біля концентраторів напружень
- •Лекція №3 Тема: Основні розрахункові методи визначення залишкових напружень
- •2. Розрахунковий метод Трочуна
- •Тема: Розрахунок напружень в зварному шві при контактному зварюванні
- •Тема: Концентрація і розподіл напружень в зварних з’єднаннях
- •1. Напружений стан біля концентраторів напружень (див. Матеріал практичної 1)
- •2. Причини виникнення концентрації напружень в зварних конструкціях
- •Напружений стан при однопрохідному зварюванні
- •1. Розподіл напружень в стикових швах
- •3.Розподіл напружень в лобових швах
- •2 Напруження при електрошлаковому зварюванні.
- •Тема: Визначення залишкових напружень за допомогою руйнуючих методів
- •1. Вимірювання напружень з допомогою деформометра
- •Методика проведення замірів:
- •2. Деформометри з індикаторами годинникового типу
- •3. Деформометри з оптичними перетворювачами
- •4.Деформатори з ємнісними перетворювачами
- •Тема: Електротензометрія
- •Вимірювання напружень за допомогою дротяних тензометрів опору
- •Вимірювання напруження за допомогою фольгових тензодатчиків
- •Вимірювання напружень за допомогою напівпровідникового тензометра опору
- •Вимірювання напружень в глибині матеріалу
- •Тема:Неруйнівні методи визначення напружень
- •1. Магніто-пружний метод визначення напружень.
- •2. Поляризоційно-оптичний метод визначення напружень.
- •Тема: Деформації зварних конструкцій
- •1. Класифікація зварювальних деформацій
- •2 Визначення усадкової схеми
- •3 Деформації повздовжнього вкорочення від зварювальних повздовжніх швів
- •4 Деформації поперечного вкорочення
- •5. Деформації повздовжнього вкорочення при зварюванні повздовжнього і поперечного швів
- •6. Деформації згину
- •Тема: Деформації згину при зварюванні в стик
- •Тема: Деформації згину при зварюванні таврових з’єднань.
- •Кутові деформації
- •Кутові деформації при зварюванні стикових з’єднань.
- •Кутові деформації при зварюванні таврових з’єднань
- •Тема:Деформації тонколистових конструкцій,деформації складних конструкцій
- •1 Деформації втрати стійкості
- •Вплив залишкових деформацій на технологічні показники зварних конструкцій. Динамічні тонні міцність зварних конструкцій
- •2 Вплив деформації що виникають при зварювані на працездатність та технологічність зварних конструкцій.
- •3 Міцність зварних з’єднань при динамічних навантаженнях.
- •4 Вплив на втомну міцність технологічних дефектів
- •5 Втомна міцність різних видів зварних з’єднань
- •6 Принципи проектування зварних конструкцій призначених для роботи при змінних навантаженнях. Шляхи підвищення втомної міцності
- •7 Розрахункова оцінка витривалості зварних з’єднань
- •Методи зменшення та усунення залишкових зварювальних напружень та деформацій
- •1 Класифікація методів зменшення залишкових напружень і деформацій. Загальні принципи зменшення зварювальних напружень та деформацій.
- •2 Методи попередження зварювальних деформацій. Зварювання концентрованим джерелом нагрівання
- •3 Застосування захисних пристосувань
5.Розрахунок напруженого стану біля концентраторів напружень
Зварні з’єднання характеризуються нерівномірним розподілом напружень. Газові та шлакові включення є однією із причин що викликають концентрацію напружень, ще більше впливають тріщини та не провари, біля цих дефектів при навантаженні силові лінії викривляються, що призводить до концентрації напружень,коефіцієнти концентрації напружень біля цих дефектів є значними але при їх незначній кількості і розмірах, міцність зварних з’єднань є задовільною.
Розглянемо розподіл напружень в межах пружних деформацій, на прикладі пластини шириною А, ослабленою круглим отвором діаметром D, емітує дефект.
Рисунок-Напружений стан біля концентраторів напружень: а) в смузі з круглим отвором; б) в смузі з еліптичним отвором; в) розподіл нормальних напружень,на пружній стадії; г) розподіл нормальних напружень в пластичній стадії.
Нормальні
напруження в поперечному перерізі смуги
визначається за формулою
.
Якщо
,
тоді
.
Таким чином теоретичний коефіцієнт
напружень,
пластини в районі отвору можна визначити
за формулою
,
де
-
нормальні напруження, які б виникнули
б в пластині без отвору також поперечного
перерізу,та визначається за формулою
,P-навантаження;F-площа
поперечного перерізу. Для смуги з круглим
отвором
=3.
В
випадку еліптичного отвору, коефіцієнт
концентрації напружень в межах пружних
деформацій визначаються за формулою
.
Показані місцеві напруження в зоні
концентрації, не являються небезпечними
для міцності конструкцій, з пластичних
матеріалів при статичних навантаженнях.
На рисунку (в),(г), показана епюра розподілу нормальних напружень по перерізі пластини ослабленої циліндричними та еліптичними отворами, концентрація напружень значно знижує міцність при змінюваних навантажень, а в випадках обмеженої пластичності металу і при статичних навантаженнях.
Приклад розрахунку:
Розрахувати
напружений стан в перерізі АА, металевої
пластини розміром поперечного перерізу
5 на 25 мм (5*25 мм); ослабленої циліндричним
отвором розміщеним на осі пластини
діаметром 8 мм, та навантаженої зусиллям
10 кн. Побудувати графік розподілу
нормальних напружень G в площині
перпендикулярній напряму прикладання
навантажень. Визначити теоретичний
коефіцієнт концентрації напружень
.
Визначаємо
напруження в пластині, за умовою
відсутності коефіцієнта концентрації
напружень.
Визначаємо
нормальні напруження
в перерізі концентрації напружень на
відстані від центральної осі пластини
y, і 4,5,7,9,14,19,24,25 мм.
.
Епюра розподілу напружень в перерізі АА пластини ослабленої круглим отвором.
Будуємо
графік розподілу напружень в перерізі
АА, лише з однієї сторони від концентрації
напружень, оскільки концентратор
напружень находиться симетрично по
ширині напружень, в якості центра
координат по осі у приймаємо центральний
отвір. Визначаємо теоретичний коефіцієнт
концентрації напружень
,
Лекція №3 Тема: Основні розрахункові методи визначення залишкових напружень
Розрахунковий
метод Ніколаєва, метод побудований на
наступних припущеннях: використовують
гіпотези плоских перерізів; лінійність
напруженого стану, залежності межи
текучості та відносної пружної деформації
на рівні межи текучості від температури,
модель ідеально пружно пластичного
тіла, незалежність теплових властивостей
металу від температури в широкому
діапазоні температур. Рівномірність
розподілу температури, деформацій і
напружень по товщині пластини. Ціль
методу визначення параметрів
;
;y,
які дозволяють побудувати епюри
залишкових пружних
деформацій у поперечному перерізі
зварного з’єднання. Для визначення
даних параметрів необхідно розподілити
повздовжні деформації в поперечному
перерізі на двох стадіях, нагрівання і
після повного охолодження.
Якщо
відома температурна крива в перерізі
зварного з’єднання, то відома в даному
перерізі і крива температурних
деформацій.
,повній
деформації на стадії напруження, згідно
гіпотези плоских перерізів, будуть
визначатися горизонтальною лінією.
Порівняння цих двох деформацій в перерізі
покаже їх невідповідність одна одній.
Щоб
визначити параметри (bn і y ) необхідно
на стадії нагрівання використати
залежності
;
;
де
;
;
;
Визначені параметри дозволяють побудувати епюру повздовжніх залишкових пружних деформацій в поперечному перерізі зварного з’єднання.
- коефіцієнт температурного розширення; q- теплова потужність; v- швидкість зварювання; cj- об’ємна теплоємність; у- віддаль від осі шва до даної точки.