веденного на рис.4.14, коэффициент концентрации, обусловленный влиянием формы соединения, составляет =1,66. Коэффициент концентрации, обусловленный влиянием нодреза а" находится но формуле
<=1 + 0,58VWp=2,2.
В соответствии с табл.4.7 итоговый коэффициент концентрации а, = a*o = =1,66 2,2 = 3,65. Коэффициенты концентрации найдены но рис.4.11 и приведены в табл.4.12.
Подставляя исходные данные в формулы (4.29)-(4.30), получим число циклов, необходимых для зарождения усталостной трещины в стыковом сварном соединении при температуре Т = 20 и Т =-70°С. Расчетные значения N31, N32 представлены ниже:
число циклов -70°С +20°С
Ж,1 10734 7678
N,2 12891 12008
Определение усталостного ресурса на стадии развития усталостной трещины. Ресурс соединения на стадии развития усталостной трещины определяется числом циклов, соответствующих развитию усталостной трещины от исходного размера до критического. Исходные размеры зародившейся от подреза трещины зависят от размеров самого подреза: uq = 2 мм, 2со = 50 мм.
Определение предельных размеров трещин. В соответствии с формулой (4.33) определяем вторую критическую температуру хрупкости стали Т:
П2= 5,5 + 0,11 20 = 7,70;
2= -188 + 0,825 20 = -161,5;
Т= -161,5 + 1,66 7,70 - 15 = -163,5°С.
Для вычисления предельных размеров трещин при Гэ = -70°С, находим коэффициенты Л и С по формулам (4.32), (4.34) и табл.4.9: Л = -163,5 + 80 = -83,5°С; С= -163,5 + 15 + 10 + 10 + 70 = -58,6.
Отношение С/А = 0,71, следовательно, предельная глубина поверхностной трещины при Т= -70°С составит (4.31)
= 1 -1-0,71 = 0,46.
Для определения предельных размеров трещин при = 20°С находим соответствующие значения коэффициентов А к С: Л = -163,5 + 80 = -83,5°С; С= -163,5 + 15 + 10 + 10 - 20 = -148,5°С.
Отношение С/А = 148,5/83,5 = 1,77 > 1, следовательно, при Т = 20°С в соединении могут бьггь допущены сквозные трещины.
Таким образом, определена предельная глубина трещин из условия возможности хрупкого разрушения. Однако этих условий недостаточно. В соответствии с (4.36) накладываются дополнительные условия на соотношение полуосей поверхностной трещины q = а/с. Окончательно расчетные предельные размеры трещины в стыковом сварном соединении при = -70°С определяются системой неравенств (4.37)
Хр=Х/2 = 0,23;
= 0,23; а < 4,6мм;
При Гэ = 20°С Х> 1, поэтому в соедипепии допускаются сквозные трещины. При этом необходимо, чтобы длина поверхностной трещины 2c, не превышала предельной длина сквозной трещины 2/о, т.е. условия (4.38). В данном примере 2/о = 50 мм.
Расчет, выполненный по программе с применением ЭВМ, показал, что при Гэ = -70°С усталостный ресурс соединения на стадии распространения трещины от начальных размеров до критических составляет Np = 2,8 10 циклов; а при Гэ = 20°С Np= 1,03 10 циклов. Расчетное значение ресурса определяется делением полученных результатов на коэффициент запаса по числу циклов йдг= Ю. Таким образом Np[T = -70°С] = 2,8 10 циклов и Np[T= +20°С] = 1,03 10 циклов.
Суммарная циклическая долговечность соединения определяется сложением расчетных значении Np с полученными ранее расчетными значениями N (см.выше). При Т; = -70°С
N=N+ Np= 10734 + 28000 = 38734 (циклов);
при т; = 20°С
N=N+Np= 7678 + 103000 = 110678 (циклов). Результаты приведенного примера расчета показывают, что даже при изменении одного фактора (температуры) циклическая долговечность меняется почти в 3 раза. Меняется соотношение стадий зарождения и развития трещин, так при Гэ = -70°С стадия зарождения трещины N составляет 27% ресурса, а при = = 20°С Жз составляет всего около 7% общего ресурса, что связано как с изменением сопротивления зарождению и развитию трещин, так и с изменением предельных размеров трещин.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
А - площадь сечения брутто
А„ - площадь сечения нетто
* Е 1
= - 111-- - функция, характеризующая пластические свойства стали
1 - V при температуре Т °С
Е - модуль упругости материала при расчетной температуре
