Автоматичне зварювання, 2024, №06



2024 №06 (02)

DOI of Article 10.37434/as2024.06.03

2024 №06 (04)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 6, 2024, с. 17-22

Особливості розрахунку коефіцієнтів концентрації напружень у тонколистових стикових зварних з’єднаннях з урахуванням початкової кутової деформації

А.В. Молтасов, П.М. Ткач, М.М. Димань, І.Г. Ткач, В.Г. Кот

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: moltasov@gmail.com

Стаття присвячена дослідженням впливу початкової кутової деформації, зумовленої нерівномірним поперечним осіданням стикового зварного шва в процесі його охолодження, на коефіцієнти концентрації напружень (ККН) в зонах переходу від лицьового підсилення та кореня шва до основного металу (ОМ). Проведено аналіз наявних формул для визначення коефіцієнта, який враховує вплив початкової кутової деформації на ККН на лінії сплавлення шва з ОМ. У результаті встановлено, що ці формули розроблені для з’єднань із симетричним відносно серединної площини зварюваних пластин стиковим швом і не можуть використовуватись при розрахунках поблизу кореня шва. Приведене теоретичне обґрунтування того, що початкова кутова деформація повинна призводити до зниження напружень на кореневій стороні з’єднання. Запропоновано нові аналітичні формули для визначення ККН на лінії сплавлення кореня шва з ОМ, які враховують початкову кутову деформацію. На конкретному прикладі було показано, що наявність початкової кутової деформації призводить до зниження напружень на кореневій стороні з’єднання. Результати аналітичних розрахунків були підтверджені чисельними розрахунками методом скінченних елементів. Бібліогр. 18, табл. 1, рис. 4.
Ключові слова: стикове зварне з’єднання, кутова деформація, концентрація напружень, розтягування, згинання, корінь зварного шва


Надійшла до редакції 25.09.2024
Отримано у переглянутому вигляді 22.10.2024
Прийнято 12.12.2024

Список літератури

1. Вершинский С.В., Винокуров В.А., Куркин С.А. и др. (1975) Проектирование сварных конструкций в машиностроении. Москва, Машиностроение.
2. Zhu, J., Barsoum, I., Barsoum, Z., Khurshid, M. (2022) Evaluation of local stress-based fatigue strength assessment methods for cover plates and T-joints subjected to axial and bending loading. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 9 (45), 2531–2548. DOI: https://doi.org/10.1111/ffe.13764
3. Remes, H., Romanoff, J., Lillemäe, I. et al. (2017) Factors affecting the fatigue strength of thin-plates in large structures. International J. of Fatigue, 101, 397–407. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2016.11.019
4. Труфяков В.И., Дворецкий В.И., Михеев П.П. и др. (1990) Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. Киев, Наукова думка. ISBN 5-12-009392-2
5. Makarov, I.I. (1977) Method of calculating the coefficient of stress concentration in butt-welded joints. Welding Production, 4 (24), 6–8.
6. Colchen, D. (1999) Actual effect of weld defects on the fatigue behavior of aluminium butt welds. Welding in the World, 6 (43), 25–32. ISSN 00432288
7. Hobbacher, A.F. (2016) Recommendations for fatigue design of welded joints and components. Second edition. Berlin, Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-23757-2
8. Lillemäe, I., Lammi, H., Molter, L., Remes H. (2012) Fatigue strength of welded butt joints in thin and slender specimens. International J. of Fatigue, 44, 98–106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2012.05.009
9. Mancini, F., Remes, H., Romanoff, J., Reinaldo Goncalves B. (2020) Stress magnification factor for angular misalignment between plates with welding-induced curvature. Welding in the World, 4 (64), 729–751. DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-020-00866-7
10. Knysh, V.V., Klochkov, I.N., Pashulya, M.P., Motrunich S.I. (2014) Increase of fatigue resistance of sheet welded joints of aluminum alloys using high-frequency peening. The Paton Welding J., 5, 21–27. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2014.05.04
11. Кныш В.В., Соловей С.А. (2017) Повышение долговечности сварных соединений с усталостными повреждениями: монография. Киев, Политехника. ISBN 978-966-622-845-4
12. Lukianenko, A., Labur, T.M., Pokliatskyi, A.G. et al. (2019) Investigation of fatigue strength and norms of emission of harmful substances in the air during MIG and TIG welding of 1460 aluminum-lithium alloy. FME Transactions, 3, 47, 608–612. DOI: https://doi.org/10.5937/fmet1903608L
13. Motrunich, S., Klochkov, I., Poklaytsky A. (2020) High cycle fatigue behaviour of thin sheet joints of aluminium-lithium alloys under constant and variable amplitude loading. Welding in the World, 12, 64, 1971–1979. DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-020-00976-2
14. Moltasov, A., Tkach, P., Ustynenko, O., Protasov R. (2022) Effect of load eccentricity on stress condition of butt welded joint with asymmetrical reinforcement. Strojnicky Casopis, 1, 72, 99–108. DOI: https://doi.org/10.2478/scjme-2022-0010
15. Goyal, R., El-Zein, M., Glinka, G. (2016) A robust stress analysis method for fatigue life prediction of welded structures. Welding in the World, 2, 60, 299–314. DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-016-0295-y
16. Moltasov, A.V. (2019) Stressed state of a butt-welded joint with regard for displacements of the centers of inertia. Materials Science, 3, 55, 358–366. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-019-00310-2
17. Молтасов А.В. Ткач П.Н. (2019) Расчёт напряжений вблизи корневого усиления стыкового сварного соединения. Збірник наукових праць НУК, 1, 475, 34–42. DOI: https://doi.org/10.15589/znp2019.1(475).5
18. Молтасов А.В., Ткач П.Н., Мотрунич С.И. (2017) Инженерный метод исследования напряжённого состояния в зонах концентрации сварных соединений с симметричным усилением. Mechanics and Advanced Technologies, 1, 79, 82–90. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2521-1943.2017.79.94900

---

Реклама в цьому номері:

---