Печать

2018 №04 (08) DOI of Article
10.15407/as2018.04.01 		2018 №04 (02)

Автоматическая сварка 2018 №04


Журнал «Автоматическая сварка», № 4, 2018, с. 7-13
 

Напряженное состояние сварных и паяных узлов из однородных материалов с мягкой прослойкой при осевой нагрузке

В. В. Квасницкий1,3, В. Ф. Квасницкий2, Dong Chunlin3, М. В. Матвиенко2, Г. В. Ермолаев2


1НТУУ «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского». 03056, г. Киев, просп. Победы, 37. E-mail: kvas69@ukr.net
2Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова. 54025, г. Николаев, просп. Героев Украины, 9. E-mail: welding@nuos.edu.ua
3China-Ukraine E. O. Paton Institute of Welding, Guangzhou, P. R. China. E-mail: dchunlin@163.com

Методом компьютерного моделирования исследовано напряженное состояние в узлах, полученных диффузионной сваркой и пайкой, под действием осевой нагрузки. Рассмотрены цилиндрические узлы из стали с прослойкой меди с нагружением выше предела текучести меди. Показано, что в результате формирования сложного напряженного состояния уровень эквивалентных напряжений в прослойке снижается по сравнению с приложенной осевой нагрузкой и повышается в небольшой зоне основного металла вблизи внешней поверхности у стыка с прослойкой, что вызывает эффект упрочнения (разгрузки) прослойки и разупрочнения (перегрузки) основного металла. Получены количественные зависимости степени упрочнения прослойки и разупрочнения основного металла от величины внешней нагрузки. Установлено, что в упругопластической стадии нагружения узла разупрочнение основного металла более выражено, чем в упругой. Степень упрочнения прослойки в упругой стадии ее работы не зависит от величины внешней нагрузки, а в упругопластической стадии растет пропорционально нагрузке. Библиогр. 9, рис. 5.

Ключевые слова: сварные и паяные узлы, мягкая прослойка, компьютерное моделирование, напряженное состояние, силовое нагружение

Поступила в редакцию 12.02.2018
Подписано в печать 28.03.2018
Список литературы
  1. Бакши O. A., Шрон Р. З. (1962) Прочность при статическом растяжении сварных соединений с мягкой прослойкой. Сварочное производство, 5, 6–10.
  2. Бакши O. A., Качанов JI. M. (1965) О напряженном состоянии пластичной прослойки при осимметричной деформации. Изв. АН СССР. Механика, 2, 134–137.
  3. Бакши O. A., Шрон Р. З. (1971) О расчетной оценке прочности сварных соединений с мягкой прослойкой. Сварочное производство, 3, 3–5.
  4. Махненко В. И., Квасницкий В. В., Ермолаев Г. В. (2009) Напряженно-деформированное состояния при диффузионной сварке материалов с разными физико-механическими свойствами. В Сб. тр. четвертой междунар. конф. «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах», 27–30 мая 2008 г., пос. Кацивели, Украина. Махненко В. И. (ред.). Киев, ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, сс. 95–102.
  5. Махненко В. И., Квасницкий В. В. (2009) Особенности формирования напряженно-деформированного состояния соединений разнородных материалов, полученных диффузионной сваркой. Автоматическая сварка, 8,11–16.
  6. Колесар И. А., Ермолаев Г. В. (2014) Напряженно-деформированное состояние при силовом и температурном нагружении узлов из разнородных сталей с мягкой прослойкой. Там же, 8, 23–27.
  7. Ermolaev G. V., Martynenko V. A., Olekseenko S. V. et al. (2017) Effect of the Rigid Interlayer thickness on the stress-strain of metal-graphite assemblies under Thermal Loading. Strength of Materials, 49, 3, 422–428.
  8. Копельман Л. А. (2010) Основы теории прочности сварных конструкций: Учебное пособие. 2-е изд. Санкт-Петербург, Изд-во «Лань».
  9. Єрмолаєв Г. В., Квасницький В. В., Квасницький В. Ф. та ін. (2015) Паяння матеріалів. Хорунов В. Ф., Квасницький В. Ф. (ред-и). Миколаїв, НУК.

Читати реферат українською

В. В. Квасницький1,3, В. Ф. Квасницький2, Dong Chunlin3, М. В. Матвієнко2, Г. В. Єрмолаєв2
1НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37. E-mail: kvas69@ukr.net 2Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова. 54025, м. Миколаїв, просп. Героїв України, 9. E-mail: welding@nuos.edu.ua 3China-Ukraine E. O. Paton Institute of Welding, Guangzhou, P. R. China. E-mail: dchunlin@163.com

Напружений стан зварних та паяних вузлів з однорідних матеріалів з м’яким прошарком при осьовому навантаженні
 
Методом комп’ютерного моделювання досліджено напружений стан в вузлах, отриманих дифузійним зварюванням і пайкою, під дією осьового навантаження. Розглянуто циліндричні вузли зі сталі з прошарком міді з навантаженням вище межі текучості міді. Показано, що в результаті формування складного напруженого стану рівень еквівалентних напружень в прошарку знижується в порівнянні з доданим осьовим навантаженням і підвищується в невеликій зоні основного металу поблизу зовнішньої поверхні у стику з прошарком, що викликає ефект зміцнення (розвантаження) прошарку і знеміцнення (перевантаження) основного металу. Отримано кількісні залежності ступеня зміцнення прошарку і знеміцнення основного металу від величини зовнішнього навантаження. Встановлено, що в пружнопластичній стадії навантаження вузла знеміцнення основного металу більш виражено, ніж в пружній. Ступінь зміцнення прошарку в пружній стадії її роботи не залежить від величини зовнішнього навантаження, а в пружнопластичній стадії зростає пропорційно навантаженню. Бібліогр. 9, рис. 5.
 
Ключові слова: зварні і паяні вузли, м’який прошарок, комп’ютерне моделювання, напружений стан, силове навантаження

Read abstract and references in English

V.V. Kvasnitskii1,3, V.F. Kvasnitskii2, Dong Chunlin3, M.V. Matvienko2, G.V. Ermolaev2
1NTUU «Igor Sikorskii Kiev Polytechnic Institute». 37 Pobedi prosp., 03056, Kiev. E-mail: kvas69@ukr.net
2Admiral Makarov National University of Shipbuilding. 9 Heroev Ukrainy prosp., 54025, Nikolaev. E-mail: welding @nuos.edu.ua
3China-Ukraine E.O. Paton Institute of Welding. Guangzhou, P.R.China. E-mail: dchunlin@163.com
 
Stressed state of welded and brazed components from similar materials with a soft interlayer under axial loading
 
Computer modeling method was used to study the stressed state in components, manufactured by diffusion welding and brazing, under the impact of axial load. Cylindrical components from steel with a copper interlayer are considered under loading above the copper yield point. It is shown that formation of a complex stressed state resulted in the level of equivalent stresses decreasing in the interlayer compared to the applied axial load, and increasing in a small zone of base metal near the outer surface at the butt with the interlayer that causes the effect of strengthening (unloading) of the interlayer and softening (overloading) of base metal. Quantitative dependencies of the degree of interlayer strengthening and base metal softening on outer load magnitude were derived. It is found that at the elastoplasic stage of component loading base metal softening is less pronounced, than at the elastic stage. Degree of interlayer strengthening at the elastic stage of its work does not depend on the magnitude of outer load, and at the elastoplastic stage it is increased in proportion to the load. 9 Ref., 5 Fig.
 
Keywords: welded and brazed components, soft interlayer, computer modeling, stressed state, force loading
References
  1. Bakshi, O.A., Shron, R.Z. (1962) Strength at static tension of welded joints with soft interlayer. Proizvodstvo, 5, 6-10 [in Russian].
  2. Bakshi, O.A., Kachanov, L.M. (1965) On stress state of plastic interlayer at axisymmetric deformation. AN SSSR. Mekhanika, 2, 134-137 [in Russian].
  3. Bakshi, O.A., Shron, R.Z. (1971) On calculated evaluation of strength of welded joints with soft interlayer. Proizvodstvo, 3, 3-5 [in Russian].
  4. Makhnenko, V.I., Kvasnytskyi, V.V., Yermolayev, G.V. (2009) Stress-strain state in diffusion welding of materials with different physico-mechanical properties. In: Proc. of 4th Intern. Conf. on Mathematical Modeling and Information Technologies in Welding and Related Processes (27-30 May 2008, Katsiveli, Ukraine). Ed. by V.I. Makhnenko. Kiev, PWI, 95-102.
  5. Makhnenko, V.I., Kvasnytskyi,V.V. (2009) Peculiarities of formation of stress-strain state in diffusion bonds between dissimilar materials. The Paton Welding J., 8, 7-11.
  6. Kolesar, I.A., Yermolayev, G.V. (2014) Stress-strain state at force and temperature loading of assemblies from dissimilar steels with soft interlayer. , 8, 21-25.
  7. Yermolaev, G.V., Martynenko, V.A., Olekseenko, S.V. et al. (2017) Effect of the rigid interlayer thickness on the stress-strain of metal-graphite assemblies under thermal loading. Strength of Materials, 49(3), 422-428.
  8. Kopelman, L.A. (2010) Fundamentals of strength theory of welded joints: Manual. 2nd Ed. St.-Petersburg, Izd-vo Lan [in Russian].
  9. Yermolayev, G.V., Kvasnytskyi, V.V., Kvasnytsky, V.F. et al. (2015) Brazing of materials. Ed. by V.F.Khorunov et al. Mykolayiv, NUK [in Ukrainian].