Механизм влияния концентраторов на распределение

ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

напряжений и деформаций

Влияние концентраторов напряжений на работоспособность сварных конструкций велико. Это главный фактор, который существенным образом понижает прочность. Неравномерность распределения напряжений в де-талях и сварных соединениях влияет на их несущую способность. Из са-мого определения вытекает, что напряжения распределяются неравномер-но. Вследствие концентрации напряжений текучесть металла в отдельных точках может появляться значительно раньше, чем по сечению в целом. Однако наступление текучести в отдельных точках деталей еще не являет-ся тем предельным состоянием, на которое ориентируются при расчете сварных конструкций. Общая же текучесть сечения возникает при более высоких нагрузках, что является положительным. Наибольшее отрицатель-ное влияние концентрации напряжений оказывают на достижение преде-льного состояния разрушения при нагрузках: вибрационных, повторно –статических, ударных и статических.

Принято говорить о концентрации напряжений. Однако большее зна-чение в упругопластической стадии нагружения имеет концентрация де-формаций.

Рассмотрим широкую пластину единичной толщины, имеющую ще-левидный надрез глубиной h и радиусом r (рис.3.1, а). Удалим мысленно участок h, находящийся выше корня надреза (рис.3.1, б).

Рисунок 3.1 - Распределение напряжений в пластине, имеющей

надрез

Напряжения σ создают силу P = σh (при δ =1), которая уравновеши-вается суммой касательных напряжений . Тогда σh = . Такие же касательные напряжения, но противоположного знака действуют на ос-

тальную часть полосы (рис.3.1, в) и создают неравномерные напряжения σ_x. Чем больше h при постоянном r, тем больше , тем выше концент-

трация напряжений σ_x при постоянном σ. Таким образом, с увеличением глубины надреза h возрастают σ_xmax и, следовательно, коэффициент кон-центрации напряжений:

α = σ_xmax / σ. (3.1)

С уменьшением r при постоянном h интеграл остается пос-тоянным, но изменяется характер эпюры τ (рис.3.1, г) - пунктирная линия.

Это приводит к росту σ_xmax по следующей причине. Из теории уп-ругости известно, что одни и те же касательные силы P, приложенные на краю пластины (рис.3.2, а), вызывают различные напряжения σ₀ в точке 0 в зависимости от расстояния х, на котором силы расположены от точки 0 и определяются по формуле σ₀ = 4Р/πх.

Чем меньше х, тем значительнее напряжение σ_0. Касательные нап-ряжения τ₂ силы Р расположены ближе к точке 0 (см.рис 3.1, г), поэтому они и вызовут более высокие напряжения σ_xmax, то есть с уменьшением r концентрация напряжений возрастает.

Дата добавления: 2014-11-16