2. Основні способи визначення залишкових напружень та деформацій

1. Розрахунковий метод Ніколаєва

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 перерізіпокажеїхневідповідність 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.

2.2 Розрахунковий метод Трочуна

В даному розрахунковому методі приймається всі припущення які були використані в розрахунковому методі Ніколаєва і крім цього додатково припускається що по ширині пластичної зони 2*(bn) залишкові напруження розміщені рівномірно і рівні межі текучості матеріалу, тому в методі Трочуна, епюра залишкових пластичних напруженнях деформацій вкорочення приймаються не в вигляді криволінійної трапеції, як це було у методі Ніколаєва, а у вигляді прямокутника.

bn- ширина пластичної зони.

Умови рівноваги внутрішніх повздовжніх зусиль в поперечному перерізі буде мати вигляд

-площа поперечного перерізупластичноїзони.

- повздовжнінапруження поза пластичною зоною; F- площа поперечно го перерізу з’єднання;

- повздовжні напруження коротко пластичною зоною.

Умову (1) можна записати через відносні деформації:

(2)

Тоді ; .

Для визначення та необхідно знати площу поперечного перерізу пластичної зони , якщо ширина пластичної зони (2*bn), а товщина пластини (б), то площа буде визначатися , тоді завдання зводиться до визначення розміру bn. Перший спосіб визначення bn, за методом Прочуна ; зона обмежена температурою t, при якій зникають пружні властивості металу, в зоні при досягнені максимальних температур, повна повздовжня інформація розглядуваної точки складається із температурної пружної і пластичної складової. Пластичні деформації стиску зумовлені жорсткістю зварювальних листів, в зоні на стадії напруження пружної деформації того ж знаку.Розмір можна визначити за формулою Рекаліна, для максимальних температур біляшовній зоні на відстані у відосі шва без врахування втрат на поверхневому тепловіддачу.

; де y=b.