Поведение сварных конструкций при динамических нагрузках

Расчет на усталость производится при действии переменных (или вибрационных) нагрузок, характеризующихся большой повторяемостью (не менее 1000 раз). При этом расчет на выносливость сводится к определению прочности конструкций при действии таких переменных нагрузок. Для проведения расчета на выносливость необходимо знать соответствующее значение предела выносливости. Предел выносливости элемента конструкции - σr,k зависит от характеристики цикла изменения нагрузки, от свойств материала и от формы самого элемента. Значение предела выносливости определяется экспериментально.

Проектирование сварных конструкций c преобладающей статической нагрузкой

Пример проектирования колонны, нагруженной статической нагрузкой. Колонна состоит из трех основных частей - оголовка, стойки и базы. Требуется спроектировать центрально нагруженную силой N стойку сплошного сечения длиной l. То есть, подобрать сечение стойки - основного несущего элемента колонны. Последовательность проектирования следующая:

1. Определение требуемой площади поперечного сечения стойки исходя из условия прочности и устойчивости по формуле:

Поведение сварных конструкций при различных типах нагружения

При повышении температуры в металлах активизируются процессы движения (колебание) атомов, что способствует протеканию пластической деформации. Это приводит к изменению механических свойств металлов. С повышением температуры понижаются прочностные характеристики (σт, σв) и возрастает пластичность(δ).

Основы расчета сварных швов

Особенностью сварных конструкций является наличие в ней неразъемных соединений, полученных с помощью сварки. То есть, проектирование сварной конструкции сводится к проектированию сварных соединений.

Условие наступления предельного состояния имеет вид:

σэ ≤ σп,

где: σэ - напряжения эквивалентные напряженному состоянию;

σп - предельные напряжения.

При проектировании конструкций должно соблюдаться условие:

Rd ≤ Sd

где: Rd - расчетное значение нагружаемости;

Sd - расчетное значение напряженности.

Обозначение сварных швов

Сварные конструкции характеризуются широким диапазоном применяемых толщин, форм и размеров соединяемых элементов, а также многообразием взаимного расположения свариваемых деталей.

Основы прочности материалов

Существует два подхода к определению понятия прочности. Во-первых, это чисто физическое понятие, когда под прочностью тела понимают сохранение целостности атомной структуры тела (сил механической связи) под действием внешних или внутренних сил. Во-вторых, это понятие следует рассматривать в инженерном стиле. В этом случае под прочностью понимают такое состояние конструкции, когда она удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Состояние, когда элементы конструкции утрачивают возможность удовлетворять эксплуатационным требованиям, называется предельным.

Металлографический анализ

Многочисленные и отличающиеся между собой методы исследования металлов можно разделить на две группы:

1. Методы, которые позволяют определить строение и преобразования, которые протекают в металлах. Эти методы делятся на структурные методы, которые позволяют непосредственно наблюдать строение металлов и методы, которые базируются на связи между строением и свойствами металлов.

2. Методы, которые позволяют непосредственно определять свойства металлов, прежде всего механические, а также физические химические и др.

Соединение разнородных материалов

Несмотря на значительные трудности сварки, конструкции из разнородных материалов и сплавов в современной технике изготовляют во все большем объеме. Это обусловлено значительными техническими и экономическими преимуществами, которые имеют конструкции из разнородных металлов и сплавов в некоторых технических сооружениях (криогенная техника, энергетические установки, ракетная техника, судостроение, радиоэлектроника).

Алюминий и алюминиевые сплавы

Первые предположения о наличии в глинах металла были высказаны английским ученым Деви в 1808 г., а в 1825 г. датчанин Эрстед получил первый алюминий. Широкое применение алюминия началось в конце XIX века.

Никель и никелевые сплавы

В земной коре содержится 0,008% никеля. Это достаточно прочный и вязкий металл. Он не испытывает полиморфных превращений и вплоть до температуры плавления имеет ГЦК решетку. Никель ферромагнитен, точка Кюри 358° С. Одним из важных магнитных свойств этого металла является магнитострикция, то есть относительное изменение длины магнитного тела при намагничивании. В зависимости от напряженности магнитного поля никель соответственно укорачивается. Никель сохраняет пластические свойства, как при высокой, так и при очень низкой температуре (см. таблицу).

Страницы