Technical Diagnostics and Non-Destructive Testing, 2014, №04



2014 №04 (04)

2014 №04 (06)

---

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, №4, 2014 стр. 32-35
 

Компьютерное моделирование вязкого разрушения сварного соединения в образце Шарпи

И. В. Мирзов

 
Реферат:
Предлагаемая модель учитывает изменение предела текучести поперек сварного соединения на основе распределения твердости по Виккерсу. Свойства основного металла (модуль Юнга, предел текучести, кривая деформационного упрочнения) получены в ходе эксперимента по растяжению гладких цилиндрических образцов из стали 10Г2ФБ. Разработанная модель включает критерий вязкого разрушения, связывающий критические деформации с жесткостью напряженного состояния. Корректность модели вязкого разрушения материала проверена путем сравнения диаграммы растяжения гладкого образца в реальном опыте с результатами численного расчета. Получена расчетная зависимость энерговложений в испытаниях по разрушению образца Шарпи от ширины разупрочненной зоны в диапазоне от 0,5 до 6,0 мм. Проведенные расчеты показывают, что меньшие значения ударной вязкости соответствуют сварным соединениям с меньшей шириной зоны соединения. Установлено, что вариация ширины зоны соединения влияет на величину критического прогиба: чем уже зона соединения, тем при меньшем прогибе инициируется разрушение. Модель может быть использована для изучения напряженно-деформированного состояния сварных соединений, полученных контактной сваркой оплавлением. Библиогр. 12, табл. 1, рис. 5.
 
Ключевые слова: компьютерное моделирование, вязкое разрушение, образец Шарпи, сварное соединение, контактная сварка оплавлением, анизотропия
 
Proposed model allows for the change of yield point across the welded joint based on Vickers hardness distribution. Base metal properties (Young’s modulus, yield point, deformation strengthening curve) were determined during the experiment on stretching smooth cylindrical samples from 10G2FB steel. Developed model includes tough fracture criterion, correlating critical deformations with stressed state stiffness. Correctness of the model of tough fracture of material was verified by comparison of the diagram of smooth sample stretching in a real experiment with the results of numerical computation. Calculated dependence of energy input in rupture testing of Charpy sample on softened zone width in the range from 0.5 up to 6.0 mm was derived. Presented calculations show that impact toughness values correspond to welded joints with narrower joint zone. It is established that variation of joint zone width affects the extent of critical sagging: the narrower the joint zone the smaller the sagging at which fracture is initiated. The model can used to study the stress-strain state of welded joints produced by resistance welding. 12 References, 1 Table, 5 Figures.
 
Keywords: computer modeling, tough fracture, Charpy sample, welded joints, flash-butt welding, anisotropy
 
1. К методологии контроля соответствия назначению сварных соединений трубопроводов, полученных контактной сваркой оплавлением / С. И. Кучук-Яценко, В. И. Кирьян, Б. И. Казымов, В. И. Хоменко // Автомат. сварка. – 2006. – № 10. – С. 3–9.
2. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. – Введ. 01.01.1979
3. Teng X., Wierzbicki T. Numerical simulation of the Taylor test with fracture // Impact & Crashworthiness Lab, Massachusetts Institute of Technology, 2008.
4. Копельман Л. А. Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. – Л.: Машиностроение, 1978 – 232 с.
5. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплавлением / Отв. ред. В. К. Лебедев. – Киев: Наук. думка, 1992. – 236 с.
6. Особенности испытаний на ударную вязкость сварных соединений труб, выполненных автоматической контактной стыковой сваркой оплавлением / С. И. Кучук-Яценко, В. И. Кирьян, Б. И. Казымов и др. // Автомат. сварка. – 2008. – № 10. – С. 5–11.
7. Lobanov L. Welded Structures. Taylor & Francis, 1997. – 300 p.
8. INNOTRACK Integrated Project no. TIP5-CT-2006-031415. D4.6.1 – The influence of the working procedures on the formation and shape of the HAZ of flash butt and aluminothermic welds in rails. – 2008/11/07.
9. Tatsumi K., Mineyasu T., Minoru H.  Development of SP3 Rail with High Wear Resistance and Rolling Contact Fatigue Resistance for Heavy Haul Railways. JFE TECHNICAL REPORT No. 16 (Mar. 2011).
10. Trends in Rail Welding Technologies and Our Future Approach / K. Saita, K. Karimine, M. Ueda et al. // Nippon Steel & Sumitomo Metal Technical Report. – 2013. – № 12. Р. 84–92.
11. Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости. – М.: Машиностроение, 1979. – 191 с.
12. Siewert T. A. Pendulum impact machines: procedures and specimens for verification // ASTM International. – 1995. – 298 p.
 
Поступила в редакцию 31.01.201
Пописано к печати 5.11.2014