Автоматическая сварка, 2019, №04



2019 №04 (01)

DOI of Article 10.15407/as2019.04.02

2019 №04 (03)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 4, 2019, с. 7-14
 

Концентрация напряжений в стыковых сварных соединениях с односторонним усилением (Обзор)

А.В. Молтасов, П.Н. Ткач, И.Г. Ткач, В.В. Верушкин

ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. 03150, м. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Прочность деталей и элементов конструкций при наличии сварных швов в значительной мере зависит от конструктивного оформления их соединений и узлов, резкое изменение геометрической формы в их окрестности обусловливает появление дополнительных местных напряжений или их концентрацию. Величина этих напряжений зависит от конструктивной формы сопряжения отдельных элементов, поэтому они по-разному могут влиять на прочность сварных конструкций. Концентрация напряжений в зоне перехода от шва к основному металлу существенно влияет на сопротивление усталости сварных соединений. При упругом деформировании количественной мерой концентрации напряжений служит теоретический коэффициент концентрации напряжений, который не зависит от свойств материала, а при заданном виде деформации на его величину влияют только геометрические параметры концентратора напряжений, такие как его форма и относительные размеры. На практике теоретический коэффициент концентрации напряжений определяется по приближенным зависимостям, а также при помощи аналитических, экспериментальных и численных методов исследования напряженного состояния. Описание и анализ указанных методов является целью представленного обзора. Библиогр. 37, рис. 2.
Ключевые слова: стыковое сварное соединение, одностороннее усиление, осевая нагрузка, напряжённое состояние, растяжение, изгиб, концентрация напряжений

Поступила в редакцию 22.01.2019
Подписано в печать 04.04.2019

Список литературы

1. Труфяков В.И., Дворецкий В.И., Михеев П.П. и др. (1990) Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. В.И. Труфяков (ред.). Киев, Наукова думка.
2. Gaßner E., Haibach E. (1968) Die Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen aus der Sicht einer örtlichen Beanspruchungsmessung. Fachbuchreihe Schweißtechnik, Bd. 53. Tragfähigkeitsermittlung bei Schweißverbindungen, Düsseldorf, Verlag Schweißtechnik, ss. 47–73.
3. Мэддокс С.Дж. (2003) Совершенствование правил расчёта на усталость сварных соединений. Автоматическая сварка, 10-11, 97–104.
4. Niemi E., Fricke W., Maddox S.J. (2006) Fatigue Analysis of Welded Components: Designer’s Guide to the Structural Hot-spot Stress Approach. Cambridge, Woodhead Publishing Limited.
5. Hobbacher A. (2008) Recommendations for fatigue design of welded joints and components. Paris, International Institute of Welding.
6. Yong Bai and Wei-Liang Jin (2015) Marine Structural Design. Oxford, Elsevier Publishing.
7. Maddox S.J. (1991) Fatigue strength of welded structures. Cambridge, Abington Publishing.
8. Herasymchuk Oleh, Herasymchuk Olena (2017) Theoretical estimation of fatigue life under regular cyclic loading. Mechanics and Advanced Technologies, 1 (79), 49–56.
9. Neuber H. (2001) Kerbspannungslehre: Theorie der Spannungskonzentration Genaue Berechnung der Festigkeit. Berlin, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
10. Radaj D., Sonsino C.M., Fricke W. (2006) Fatigue assessment of welded joints by local approaches. Cambridge, Woodhead Publishing Ltd.
11. Коростылев Л.И., Литвиненко Д.Ю. (2016) Анализ и классификация методов оценки усталостной прочности сварных тонкостенных конструкций корпуса судна. Вестник ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова, 3, 104–118.
12. Хоббахер А.Ф. (2003) Расчет на усталость сварных конструкций по напряжениям в зоне концентратора. Автоматическая сварка, 10-11, 122–126.
13. Воробьев Е.В., Стрижало В.А., Анпилогова Т.В. (2017) Упрочнение сталей при охлаждении до 4,2 K в условиях концентрации напряжений. Проблемы прочности, 5, 5–10.
14. Навроцкий Д.И. (1968) Расчет сварных конструкций с учетом концентрации напряжений. Ленинград, Машиностроение.
15. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. (1975) Теория упругости. Пер. с англ. Г.С. Шапиро (ред.). Москва, Наука.
16. Копельман Л.А. (1978) Сопротивляемость сварных узлов хрупкому разрушению. Ленинград, Машиностроение.
17. Труфяков В.И. (1973) Усталость сварных соединений. Киев, Наукова думка.
18. Кархин В.А. (1985) Влияние формы сварного шва на распределение напряжений при растяжении стыковых соединений большой толщины. Автоматическая сварка, 9, 25–28.
19. Турмов Г.П. (1976) Определение коэффициента концентрации напряжений в сварных соединениях. Там же, 10, 14–16.
20. Стаканов В.И., Костылев В.И., Рыбин Ю.И. (1987) О расчете коэффициента концентрации напряжений в стыковых сварных соединениях. Там же, 11, 19–23.
21. Кархин В.А., Копельман Л.А. (1976) Концентрация напряжений в стыковых соединениях. Сварочное производство, 2, 6–7.
22. Tkacz P., Moltasov A. (2017) Rozwój metod oceny stanu naprężenia w elementach konstrukcji spawanych. Część 1. Metody tradycyjne. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 4, 52–56.
23. Махненко В.И., Мосенкис Р.Ю. (1985) Расчет коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях со стыковыми и угловыми швами. Автоматическая сварка, 8, 7–18.
24. Цумарев Ю.А. (2010) Влияние асимметрии односторонних стыковых швов на распределение напряжений в сварном соединении. Сварка и диагностика, 5, 24–27.
25. Цумарев Ю.А. (2010) Влияние внецентренного растяжения на напряженное состояние стыкового сварного соединения. Сварочное производство, 6, 6–10.
26. Ермолаев Г.В., Мартыненко В.А., Марунич И.В. (2014) Влияние размеров выпуклости шва на напряженное состояние стыкового соединения при растяжении. Автоматическая сварка, 8, 28–34.
27. Gurney T.R. (1979) Fatigue of welded structures. Second edition, London, New York. Melbourne, Cambridge University Press.
28. Аснис А.Е., Иващенко Г.А., Андерсон Я.Е. (1982) Влияние радиуса сопряжения шва с основным металлом на сопротивление усталости сварных соединений. Автоматическая сварка, 4, 48–51.
29. Кархин В.А., Костылев В.И., Стаканов В.И. (1988) Влияние геометрических параметров стыковых, тавровых и крестовых соединений на коэффициент концентрации напряжений. Там же, 3, 6–11.
30. Лукьянов В.Ф., Пархоменко А.А., Рогозин Д.В. (2010) Оценка усталостной прочности сварных соединений с угловыми швами на основе анализа локального напряжённого состояния. Сварка и диагностика, 6, 17–20.
31. Партон В.З., Перлин П.И. (1981) Методы математической теории упругости. Москва, Наука.
32. Рыбин Ю.И., Стаканов В.И., Костылев В.И. и др. (1982) Исследование методом конечных элементов влияния геометрических параметров швов тавровых и крестообразных сварных соединений на концентрацию напряжений. Автоматическая сварка, 5, 16–20.
33. Кирьян В.И., Дворецкий В.И., Мальгин М.Г. (2012) Расчет локальных напряжений в зонах сварных соединений крупногабаритных пространственных конструкций. Там же, 4, 3–7.
34. Коростылев Л.И., Литвиненко Д.Ю. (2015) Оценка коэффициента концентрации напряжений в сварных узлах тонкостенных конструкций расчетом макро- и микроконцентрации. Науковий вісник ХДМА, 2 (13), 184–194.
35. Молтасов А.В., Клочков И.Н., Кныш В.В. (2013) Инженерный метод расчета коэффициента концентрации напряжений в нахлсточном сварном соединении при растяжении и изгибе. Вісник НТУУ «КПІ». Серія машинобудування, 3 (69), 150–157.
36. Goyal R., El-Zein M., Glinka G. (2016) A robust stress analysis method for fatigue life prediction of welded structures. Welding in the World, 60, 2, 299–314.
37. Moltasov A., Motrunich S. (2017) Badania lokalnego stanu naprężeń w obszarze niejednorodności geometrycznej doczołowych złączy spawanych z jednostronnym nadlewem. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 4, 64–71.