Способ оценки остаточных напряжений в сварных конструкциях Советский патент 1985 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к испытани материалов и может быть использовано для определения работоспособности сварных конструкций по уровню остаточных напряжений. Известен способ определения деформаций в сварных конструкциях, заключающийся в том, что образец ра резают на тамплеты и измеряют деформацию до разрушения и после разрушения образца П Недостатками изв.естного способа являются невысокая точность определ ния деформаций и большая трудоемкос Наиболее близким к изобретению является способ оценки остаточных н пряжений в сварных конструкциях, за ключающийся в том, что из конетрукций вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его 23. Недостатком данного способа явля ется сложность оценки остаточных напряжений.. , Цель изобретения - упрощение способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки остаточных напряжений в сварных кон струкциях, заключающемуся в том, чт из конструкции вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его, в образце выполняют щелевидный концентратор, а геометрию об разца и место приложения нагрузки выбирают таким образом, чтобы обеспечить в образце зону независимости коэффициента интенсивности напря- жений от длины трещины, включающую сварной шов, нагружают образец цикл ческой нагрузкой с постоянной ампли тудой, значен 1Я нетто-напряжений от которой составляют О,1 - 0,3 пре дела текучести материала, и определяют скорость роста трещины, а уровень остаточных напряжений оцениваю по изменению скорости роста трещины На фиг. 1 изображен образец со ;сварным швом, осуществляющий предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимости скорости роста трещины от ее длины для различных режимов терм обработки. Образец 1 имеет щелевидный концентратор 2, отверстия 3 для приложения нагрузки, сварньй шов 4. Способ осуществляется следующим образом. Из сварной конструкции из листовой стали толщ1 ной 5 мм вырезают кв ратный образец 1 размером Ь 250 мм в котором создают зону независимости коэффициента интенсивности от длины трещины. ДлЯ этого выполняют щелевидный концентратор 2 длиной 0,08 Ъ, расположенный в центре образг ца 1 на расстоянии 0,21 от сварного шва 4. Выполн5прт два одинаковък отверстия 3 диаметром 0,05Ъ, расположенные симметрично по обе стороны от концентратора 2. Расстояние между центрами отверстий 3 составляет 0,18Ъг Отверстия 3 служат для приложения . циклической нагрузки с постоянной амплитудой. В таком образце имеется зона длиной о;о5ъ е 0,26-ь , . где , 2 - длина трещины (с учетом концентратора), в которой коэффициент интенсивности напряжений не зависит от длины трещины. Образец, вырезаемый из сварной ( конструкции, может быть необязательно квадратным. Для осзпцествления способа могут быть использованы дисковый образец с центральньм щелевидным концентратором, диск с боковым щелевидрым концентратором и другие образць в которых имеется зона независимости коэффициента интенсивности напряжений от дляны трещины. В сварных конструкциях коэффициент интенсивности напряжений к у вершины трещины зависит от двух факторов: прикладываемой к образцу нагрузки F и остаточных сварочных напряжений Т -. В самом образце, т.е. скорость роста трещины V определяется V f К где KF - коэффициент интенсивности напряжений от нагрузки; (А - коэффициент интенсивнос ост . ти напряжении от остаточных напряжений. Так данном квадратном обграз-це при распространении трещины в интервале 0,05Ь ,026Ь, Кр const, то изменение скорости роста трещины определяется только величиной и распределением остаточных наттряженир. а при их отсутствии она постоянна, независимо от длины трещины, пересекающей всю исследуемую зону, Поскольку в сварных конструкциях главную роль играют продольные остаГочные напряжения, ось сварно- 3 го шва 4 располагают в образце параллельно оси приложения нагрузки на расстоянии 0,2Ъ от нее т.е. в этом слу,чае исследуемая зона ост точных напряжений находится в пределах вышеуказанного участка стабильности Кр . .Образец 1 устанавливают и закре ляют в захватах испьггательной машины, затем производят йагружение образца 1 циклической нагрузкой с постоянной амплитудой, значения нетто-напряжений от которой состав ляют О, 1 - 0,3 предела текучести материала. Выбор величины нагрузки определ ется двумя условиями: она должна обеспечивать продвижение трещины и чувствительность скорости ее рос та от величины остаточных напряжений, так-как влияние остаточных напряжений максимально проявляется при мальк нагрузках, а при ее увеличении это влияние существенно уменьшается и затзгхает, т.е. верхний предел обесйгечивает развитие трещины, а нижний - необходимую чувствительность скорости роста тр щины к величине остаточных напряжений. Определяют скорость роста трещины и строят график (фиг. 2) зави 55 симости скорости роста трещины от ее длины. Уровень остаточных напряжений оценивается по отклоненгйо скорости роста трещины в зоне влияния остаточных напряжений, от зоны, где эти напряжения отсутствуют. Это отклонение тем больше, чем выше уровень остаточных напряжений. При термообработке при -t в течение 2-х ч остаточтю напряжения сведены к . Использование изобретения позоляет упростить способ оценки остаточных напряжений в сварных контрукциях, поскольку оценку ведут не по абсолютным значениям остаточных напряжений, а по отклонению значения скорости роста трещины в зоне влияния остаточных напряжений от ее значений вне зоны сварки. Поскольку скорость роста трещины зависит от величины остаточных напряжений по степенному закону, малые изменения уровня остаточных напряжений приводят к существенным изменениям скорости роста трещины, т.е. способ обладает большой чувствительностью к выявлению остаточных сварочных на17ряжений.

10

20

50 Iff

40

30 Cpui. 2

СПОСОБ ОЦЕНКИ .ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, заключающийся в том, что из конструкции вырезают образец, включающий сварной шов, и нагружают его, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, в образце выполняют щелевидный концентратор, а геометрию образца и место приложения нагрузки выбирают, таким образом, чтобы обеспечить в образце зону независимости коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины, включающую сварной шов, нагружают образец циклической нагрузкой с постоянной амплитудой, значения нетто-напряжений от которой составляют 0,1 - 0,3 предела текучести материалами определяют ског рость роста трещины, а уровень остаточных напряжений оценивают (Л по изменению скорости роста трещины. ел 00 30 in :п