Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки
Предложен метод определения предела выносливости стыковых сварных соединений малоуглеродистой стали разной толщины, базирующийся на экспериментальных данных измерения глубины пластически деформированного слоя или канавки, образуемых после высокочастотной механической проковки, с учетом влияния неодн...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173349 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки / В.А. Дегтярев // Проблемы прочности. — 2015. — № 4. — С. 102-110. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860089147944861696 |
|---|---|
| author | Дегтярев, В.А. |
| author_facet | Дегтярев, В.А. |
| citation_txt | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки / В.А. Дегтярев // Проблемы прочности. — 2015. — № 4. — С. 102-110. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Предложен метод определения предела выносливости стыковых сварных соединений малоуглеродистой стали разной толщины, базирующийся на экспериментальных данных измерения глубины пластически деформированного слоя или канавки, образуемых после высокочастотной механической проковки, с учетом влияния неоднородного напряженного состояния.
Запропоновано метод визначення границі витривалості стикових зварних з'єднань маловуглецевої сталі різної товщини, який базується на експериментальних даних вимірювань глибини пластично деформованого шару чи канавки, що утворюються після високочастотної механічної проковки, з урахуванням впливу неоднорідного напруженого стану.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:21:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 621.791.052:539.43
Ìåòîä îöåíêè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàçíîé òîëùèíû
ïîñëå âûñîêî÷àñòîòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðîêîâêè
Â. À. Äåãòÿðåâ
Èíñòèòóò ïðîáëåì ïðî÷íîñòè èì. Ã. Ñ. Ïèñàðåíêî ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ, Óêðàèíà
Ïðåäëîæåí ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìàëî-
óãëåðîäèñòîé ñòàëè ðàçíîé òîëùèíû, áàçèðóþùèéñÿ íà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ èçìåðåíèÿ
ãëóáèíû ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ èëè êàíàâêè, îáðàçóåìûõ ïîñëå âûñîêî÷àñòîò-
íîé ìåõàíè÷åñêîé ïðîêîâêè, ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ íåîäíîðîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: âûñîêî÷àñòîòíàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ïðîêîâêà, ïðåäåë âûíîñëèâîñòè,
ãëóáèíà êàíàâêè, ãðàäèåíò íàïðÿæåíèé, ñâàðíîå ñîåäèíåíèå, ïëàñòè÷åñêè äåôîðìè-
ðîâàííûé ñëîé.
Ââåäåíèå.  ñâÿçè ñ âîçðàñòàþùèì èíòåðåñîì ê íîâûì òåõíîëîãè÷åñêèì ìåòî-
äàì ïîâûøåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè ìåòàëëîêîíñòðóêöèé ïîÿâèëîñü ìíîãî ðàáîò,
ïîñâÿùåííûõ âûñîêî÷àñòîòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðîêîâêå (ÂÌÏ), îáëàäàþùåé âûñîêîé
ýôôåêòèâíîñòüþ óïðî÷íåíèÿ ðàçíûõ òèïîâ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè ìàëîé òðóäî-
åìêîñòè [1, 2 è äð]. Íåñìîòðÿ íà óñòàíîâëåííûå ïðåèìóùåñòâà ÂÌÏ ïî ñðàâíåíèþ ñ
èçâåñòíûìè ñïîñîáàìè, ïðåäïðèíèìàþòñÿ ïîïûòêè ïîèñêà êðèòåðèÿ åå ýôôåêòèâ-
íîñòè. Âìåñòî ñêîðîñòè ïåðåìåùåíèÿ ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà âäîëü ñâàðíîãî øâà [3]
ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü ìåòîä ïîâûøåíèÿ ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäè-
íåíèé è èõ äîëãîâå÷íîñòè ïî ãåîìåòðè÷åñêèì ïàðàìåòðàì óïðî÷íåííîé çîíû, îöåíè-
âàåìîé êàê ãëóáèíîé êàíàâêè [4], îáðàçóþùåéñÿ ïîñëå ïðîêîâêè ëèíèè ñïëàâëåíèÿ
øâà ñ îñíîâíûì ìåòàëëîì, òàê è ãëóáèíîé ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ [5].
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî èññëåäîâàíèÿ [4, 5] ïðîâîäèëèñü íà îáðàçöàõ îäíîé òîëùèíû, îñòàåòñÿ
íåÿñíûì, êàêîé äîëæíà áûòü ãëóáèíà êàíàâêè èëè ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî
ñëîÿ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ðàçíîãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïðè îäèíàêîâîì ïîâû-
øåíèè ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè. Êðîìå òîãî, ðåøåíèå ïîñòàâëåííîé çàäà÷è îñëîæ-
íÿåòñÿ íàëè÷èåì ãðàäèåíòà íàïðÿæåíèé, òàê êàê â [6–8 è äð.] ïîêàçàíî, ÷òî ñîïðî-
òèâëåíèå óñòàëîñòè ìàòåðèàëîâ è ñïëàâîâ ïðè èçãèáå ìîæåò íà 35...50% ïðåâûøàòü
òàêîâîå ïðè îñåâîì ðàñòÿæåíèè. Ïîñêîëüêó ñóùåñòâóþùèå òåîðèè, îáúÿñíÿþùèå
ïðè÷èíû òàêîãî ðàçëè÷èÿ [9–11], ïðåäïîëàãàþò ñëîæíûé ó÷åò ïàðàìåòðîâ è ïðî-
äîëæèòåëüíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ, áóäåì èñïîëüçîâàòü ýìïèðè÷åñêèé
ìåòîä àíàëèòè÷åñêîãî îïèñàíèÿ çàâèñèìîñòåé ìåæäó ïðåäåëîì âûíîñëèâîñòè è èçìå-
íåíèåì íåîäíîðîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçðàáîòêå ìåòîäà îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà
âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìàëîóãëåðîäèñòîé ñòàëè ðàçíîé òîëùè-
íû ïî ãëóáèíå ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ èëè êàíàâêè, âîçíèêøèõ âñëåä-
ñòâèå ÂÌÏ, ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ íåîäíîðîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ.
Îáúåêò èññëåäîâàíèé è èñïîëüçóåìîå îáîðóäîâàíèå.  êà÷åñòâå îáúåêòà èññëå-
äîâàíèé ñëóæèëî ñòûêîâîå ñâàðíîå ñîåäèíåíèå èç ëèñòîâîé ìàëîóãëåðîäèñòîé ñòàëè
Ñò. 3ñï òîëùèíîé 14 ìì, âûïîëíåííîå ïîëóàâòîìàòè÷åñêîé ñâàðêîé â ñðåäå óãëå-
êèñëîãî ãàçà. Ïðåäâàðèòåëüíî ñâàðåííàÿ âñòûê ïëàñòèíà ðàçðåçàëàñü íà îáðàçöû
ðàçìåðîì 40 400 14� � ìì ñ ïîïåðå÷íûì øâîì, ÷òî ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñíèçèòü
âîçíèêàþùèå ïîñëå ñâàðêè îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ ðàñòÿæåíèÿ. Çàòåì îáðàçöû ïîä-
âåðãàëèñü ÂÌÏ âäîëü ëèíèè ñïëàâëåíèÿ øâà ñ îñíîâíûì ìåòàëëîì ïîñðåäñòâîì
óëüòðàçâóêîâîãî èíñòðóìåíòà USP-300 [12] ñ ÷àñòîòîé êîëåáàíèé 22 êÃö.  ðåçóëüòàòå
© Â. À. ÄÅÃÒßÐÅÂ, 2015
102 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4
îáðàçóåòñÿ êàíàâêà øèðèíîé 3–3,5 ìì è ãëóáèíîé h, çàâèñÿùåé îò ñêîðîñòè ïåðå-
ìåùåíèÿ ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà âäîëü øâà V.
Ðàññìàòðèâàëèñü ýôôåêòû ãðàäèåíòà íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷-
íåíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ ìåòàëëà ñ ó÷åòîì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ èçìåðåíèé
åãî ìèêðîòâåðäîñòè. Äîëÿ âëèÿíèÿ êîýôôèöèåíòà êîíöåíòðàöèè íàïðÿæåíèé, îáóñëîâ-
ëåííàÿ ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè êàíàâêè, â îáùåé ñîâîêóïíîñòè âñåõ ôàêòîðîâ,
ïîâûøàþùèõ ñîïðîòèâëåíèå óñòàëîñòè, ñîñòàâëÿåò îêîëî 14% [13]. Âëèÿíèþ òåõíî-
ëîãè÷åñêèõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé, âîçíèêøèõ ïðè ÂÌÏ, áóäóò ïîñâÿùåíû ïîñëå-
äóþùèå èññëåäîâàíèÿ.
Èñïûòàíèÿ îáðàçöîâ íà óñòàëîñòü ïðîâîäèëèñü ïðè îòíóëåâîì öèêëå ãàðìî-
íè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ â óñëîâèÿõ ïëîñêîãî èçãèáà [14] ñ ÷àñòîòîé íàãðóæåíèÿ 20 Ãö.
Çà êðèòåðèé ðàçðóøåíèÿ îáðàçöîâ ïðèíèìàëîñü îáðàçîâàíèå ïðåäåëüíîé äëèíû òðå-
ùèíû íà ïîâåðõíîñòè ðàçìåðîì 10 ìì, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò åå äîêðèòè÷åñêîé ãëóáèíå
2,5 ìì [15].
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé è èõ àíàëèç. Ðàíåå [5] ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ
ïîçâîëèëè óñòàíîâèòü çàâèñèìîñòü ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé îò ãëóáèíû ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî (óïðî÷íåííîãî) ñëîÿ ìàòå-
ðèàëà ly è h (òàáë. 1). Â [15] òàêæå ðàññìàòðèâàëîñü âëèÿíèå êàæäîãî ïàðàìåòðà
îáðàáîòêè â çàâèñèìîñòè îò àìïëèòóäû êîëåáàíèé ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà à. Ñëåäóåò
îòìåòèòü, ÷òî óêàçàííûå çàêîíîìåðíîñòè áûëè ïîëó÷åíû ïðè èñïûòàíèÿõ îáðàçöîâ
òîëùèíîé s� 14 ìì. Â [16] ïîêàçàíî, ÷òî ïðè îäèíàêîâîé ãëóáèíå ly ýôôåêò óïðî÷-
íåíèÿ, âûðàæàþùèéñÿ â ïîâûøåíèè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè, ñ óâåëè÷åíèåì ñå÷åíèÿ
äåòàëè óìåíüøàåòñÿ. Äëÿ îáðàçöîâ ðàçíîé òîëùèíû îí îêàçûâàåòñÿ îäèíàêîâûì,
åñëè îòíîñèòåëüíàÿ ãëóáèíà óïðî÷íåííîãî ñëîÿ òàêæå îäèíàêîâà [17].  ýòîì ñëó÷àå
óðàâíåíèå äëÿ ðàñ÷åòíîãî îïðåäåëåíèÿ l iy â îáðàçöå òîëùèíîé si áóäåò èìåòü âèä
l
l s
s
i
i
y
y
�
1
1
. (1)
Ïðè áîëåå òùàòåëüíîì àíàëèçå ìîæíî óáåäèòüñÿ, ÷òî âûðàæåíèå (1) áóäåò èìåòü
íåñêîëüêî èíîé âèä. Ðàññìàòðèâàÿ ïîäîáèå äâóõ ïàð òðåóãîëüíèêîâ ÂÊÑ è ÎÀÑ, à
òàêæå FND è AO F1 (ðèñ. 1), ìîæíî çàïèñàòü:
�
�
�
� �
Rs
Rs Rs
l
s
1
1 1
1
1 2�
�
y
; (2)
�
�
�
� �
Rsi
Rsi Rsi
i
i
l
s�
�
y
2
, (3)
ãäå � Rs1 , � Rsi , �� Rs1 , �� Rsi – ïðåäåëû âûíîñëèâîñòè â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè è èõ
ïîâûøåíèå ïîñëå óïðî÷íåíèÿ ïðè òîëùèíå îáðàçöîâ s1 è si ñîîòâåòñòâåííî.
Ïðè óñëîâèè, ÷òî NF BC� , ò.å. � �� �Rs Rsi1 � , à òàêæå çàïèñàâ, ÷òî ��
� � �Rs Rsi1 , âûðàæåíèå (3) ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå
�
�
�
� � �
Rs
Rs Rs
i
i
l
s
1
1 1
2
�
�
y
. (4)
Ðåøèâ (2) îòíîñèòåëüíî �� Rs1 è ïîäñòàâèâ ðåçóëüòàò â (4), ïîëó÷èì âûðàæåíèå
äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãëóáèíû óïðî÷íåííîãî ñëîÿ â îáðàçöå äðóãîé òîëùèíû ïðè óñëîâèè
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4 103
Ìåòîä îöåíêè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ...
îäèíàêîâîãî ýôôåêòà óïðî÷íåíèÿ, êîòîðîå ïîñëå íåêîòîðûõ ïðåîáðàçîâàíèé èìååò
âèä
l
l s
s l
i
i
y
y
y
�
� �
�
�
1
1 12 1( )
, (5)
ãäå íåèçâåñòíîé âåëè÷èíîé ÿâëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò �, êîòîðûé íåòðóäíî îïðåäåëèòü
íà ïðèìåðå èñïûòàíèé ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç ñòàëè Ñò. 3ñï òîëùèíîé
14 ìì.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî àíàëèçèðóåìûå çàâèñèìîñòè ñïðàâåäëèâû äëÿ îáîñíîâà-
íèÿ ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè íå âûøå êîýôôèöèåíòà àñèììåòðèè öèêëà
íàïðÿæåíèé R � 0. Òåì ñàìûì óäàëîñü èçáåæàòü íåóïðóãèõ äåôîðìàöèé íà óðîâíå
ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè è ïîçâîëèëî ðàññ÷èòûâàòü íàïðÿæåíèÿ ïî ôîðìóëàì òåîðèè
óïðóãîñòè [18, 19]. Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåííîå çíà÷åíèå ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè
(� 0 200� ÌÏà) îáðàçöîâ â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè [4] íà áàçå N � 2 106 öèêë íàãðóæå-
íèé äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü ìàêñèìàëüíûé ãðàäèåíò íàïðÿæåíèé 28,6 ÌÏà/ìì
íà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà:
�
� 0
2s
. (6)
Ïîñêîëüêó â [15] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ ïîäîáíîãî òèïà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé
ìàëîóãëåðîäèñòîé ñòàëè òàêîé æå òîëùèíû è àñèììåòðèè íàãðóæåíèÿ ïðåäåëû âû-
Ò à á ë è ö à 1
Çàâèñèìîñòü ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñîåäèíåíèé
îò ãëóáèíû óïðî÷íåííîãî ñëîÿ è êàíàâêè, ïîëó÷åííûõ ïðè ðàçíûõ êîìáèíàöèÿõ
ñêîðîñòè ÂÌÏ è àìïëèòóäû êîëåáàíèé ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà
V , ì/ìèí, ïðè a, ìêì h,
ìì
ly ,
ìì
�0,
ÌÏà
19 26
0,400
0,110
0,075
0,060
0,400
0,240
0,125
0,090
0,041
0,062
0,100
0,143
0,39
0,58
0,95
1,35
251
278
325
379
Ðèñ. 1. Ñõåìà âëèÿíèÿ ãëóáèíû ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè
ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ.
104 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4
Â. À. Äåãòÿðåâ
íîñëèâîñòè, îïðåäåëåííûå íà áàçå 2 106 öèêë â óñëîâèÿõ îäíîðîäíîãî è íåîäíî-
ðîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ, ðàçëè÷àþòñÿ íà 37%, ïîëó÷åíà âîçìîæíîñòü áåç
äîïîëíèòåëüíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé îïðåäåëèòü ïðåäåë âûíîñëèâîñòè
ïðè ðàñòÿæåíèè, � 0 200 137 146p � �, ÌÏà. Àíàëèç ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ [15, 20]
ñâèäåòåëüñòâóåò î ëèíåéíîì ïîâûøåíèè ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé ñ óâåëè÷åíèåì ãðàäèåíòà íàïðÿæåíèé. Ýòî ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü çàâè-
ñèìîñòü ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè îò ãðàäèåíòà íàïðÿæåíèé â âèäå
� �
0 0i ib� �p , (7)
ãäå b – êîýôôèöèåíò, ïîñëå ðàñ÷åòîâ b� 189, ìì.
Ñ ïîìîùüþ ïðåäñòàâëåííîé çàâèñèìîñòè ìîæíî äîñòàòî÷íî ïðîñòî îïðåäåëÿòü
ïðåäåëû âûíîñëèâîñòè ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, çíàÿ òåêóùåå çíà÷åíèå ãðàäèåíòà íàïðÿ-
æåíèé. Ïîäñòàâèâ (7) â (6), îïðåäåëèì òîëùèíó îáðàçöà:
s bi i� �2 2 0�
p . (8)
Ðåøèâ (8) îòíîñèòåëüíî � 0ð è ïîäñòàâèâ ðåçóëüòàò â (7), ïîñëå íåêîòîðûõ
ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷èì âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ �:
�
�
s
si i
1 1
. (9)
Ïðè èçâåñòíûõ � 0 1s
è
1, íàïðèìåð, äëÿ îáðàçöîâ òîëùèíîé 14 ìì âûðàæåíèå
äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè îáðàçöîâ äðóãîé òîëùèíû áóäåò èìåòü âèä
�
�
0
0
1 1
1
s
s i i
i
s
s
� . (10)
Ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ òîëùèíû îáðàçöîâ è ñîîòâåòñòâóþùèå èì ïðåäåëû âûíîñ-
ëèâîñòè â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè, ïîëó÷åííûå ïðè ðàçíûõ ãðàäèåíòàõ íàïðÿæåíèé,
ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
Ïîëüçóÿñü äàííûìè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé î ëèíåéíîì ïîâûøåíèè
ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé èç ñòàëè Ñò. 3ñï òîëùèíîé 14 ìì
â çàâèñèìîñòè îò ãëóáèíû óïðî÷íåííîãî ñëîÿ [5], â òàáë. 3 ïðåäñòàâëåíû ðàñ÷åòíûå
çíà÷åíèÿ ly äëÿ îáðàçöîâ ðàçíîé òîëùèíû ïðè óñëîâèè îäèíàêîâîãî ýôôåêòà óïðî÷-
íåíèÿ, à íà ðèñ. 2 – çàâèñèìîñòè ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè îò ãëóáèíû
óïðî÷íåííîãî ñëîÿ ïðè ðàçíîé òîëùèíå ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé.
Ò à á ë è ö à 2
Òîëùèíà îáðàçöîâ s è ïðåäåë âûíîñëèâîñòè �0 ïðè ðàçíûõ
, ÌÏà/ìì s, ìì �0, ÌÏà
10,0
15,0
20,0
28,6
33,0
23,0
18,5
14,0
165
174
184
200
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4 105
Ìåòîä îöåíêè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ...
Âèäíî, ÷òî ïðè îäèíàêîâîì ïîâûøåíèè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñ óâåëè÷åíèåì
òîëùèíû îáðàçöîâ ãëóáèíà óïðî÷íåííîãî ñëîÿ äîëæíà âîçðàñòàòü: ÷åì áîëüøå ïðå-
äåë âûíîñëèâîñòè, òåì áîëüøå ðàçíèöà â ãëóáèíå óïðî÷íåííîãî ñëîÿ. Íàïðèìåð, ïðè
óâåëè÷åíèè òîëùèíû îáðàçöîâ äî 33 ìì ãëóáèíà óïðî÷íåííîãî ñëîÿ ïðè óñëîâèè
ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè íà 50 è 180 ÌÏà âîçðàñòàåò íà 0,72 è 2,3 ìì
ñîîòâåòñòâåííî.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ïðÿìûå 1–4 íà ðèñ. 2 âûõîäÿò èç íà÷àëà êîîðäèíàò, òàê êàê ïðè
ly � 0 óïðî÷íåíèå îòñóòñòâóåò, óðàâíåíèå äëÿ êàæäîé èç íèõ â îáùåì âèäå ìîæíî
çàïèñàòü êàê
�� �0s i i
i
l� y , (11)
ãäå � i – êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè, èìåþùèé ñâîå çíà÷åíèå äëÿ êàæäîé
êðèâîé.
Óñòàíîâèâ çàâèñèìîñòü èñõîäíûõ çíà÷åíèé ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè � 0 ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé îò èõ òîëùèíû s (íà ðèñ. 3 êðèâàÿ 1), ñ èñïîëüçîâàíèåì äàííûõ òàáë. 2
Ò à á ë è ö à 3
Ãëóáèíà óïðî÷íåííîãî ñëîÿ è êàíàâêè â ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ
ðàçíîé òîëùèíû ïðè îäèíàêîâîì ïîâûøåíèè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè
Ïîâûøåíèå
ïðåäåëà
âûíîñëèâîñòè
��0, ÌÏà
s1 14� ìì
ïðè
s2 18 5� , ìì
ïðè
s3 23� ìì
ïðè
s4 33� ìì
ïðè
ly1,
ìì
h1,
ìì
ly 2,
ìì
h2,
ìì
ly 3,
ìì
h3,
ìì
ly 4,
ìì
h4,
ìì
50
80
125
180
0,39
0,58
0,95
1,32
0,041
0,062
0,100
0,143
0,55
0,82
1,34
1,86
0,058
0,088
0,141
0,202
0,74
1,09
1,77
2,45
0,078
0,117
0,186
0,264
1,106
1,623
2,630
3,615
0,111
0,173
0,277
0,392
106 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4
Â. À. Äåãòÿðåâ
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ðàçíîé
òîëùèíû îò ãëóáèíû ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ: 1 – s �14 ìì; 2 – s �18 5, ìì; 3 –
s � 23 ìì; 4 – s � 33 ìì.
ìîæíî îïðåäåëèòü ïðåäåëû âûíîñëèâîñòè óïðî÷íåííûõ îáðàçöîâ ïðè òåêóùåé ãëó-
áèíå óïðî÷íåííîãî ñëîÿ l iy :
� � �0 0
y
y� � i il , (12)
ãäå � i èçìåíÿåòñÿ îò 126 102, äî 0 49 102, ÌÏà/ìì ïðè òîëùèíå îáðàçöîâ îò 14 äî
33 ìì ñîîòâåòñòâåííî (êðèâàÿ 2).
Ïîñêîëüêó èçìåðåíèå âåëè÷èíû ly ñâÿçàíî ñ òðóäíîñòÿìè è íàëè÷èåì ñîîòâåò-
ñòâóþùåãî îáîðóäîâàíèÿ, ïîâûøåíèå ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè äëÿ ðàçíûõ òîëùèí
îáðàçöîâ ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ãëóáèíå êàíàâêè, êàê áîëåå ëåãêî èçìåðÿåìîìó
ïàðàìåòðó. Ñ ýòîé öåëüþ ïîñëå ðàçíûõ ñêîðîñòåé ÂÌÏ ïðè àìïëèòóäå êîëåáàíèé
ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà 19 ìêì îïðåäåëÿëèñü ãëóáèíà óïðî÷íåííîãî ñëîÿ è ãëóáèíà
êàíàâêè [5] (ðèñ. 4).
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü èñõîäíîãî çíà÷åíèÿ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè (1) è êîýôôèöèåíòà ïðîïîð-
öèîíàëüíîñòè (2) îò òîëùèíû ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé.
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ãëóáèíû êàíàâêè h îò ãëóáèíû óïðî÷íåííîãî ñëîÿ ly (òî÷êè – ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûå äàííûå).
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4 107
Ìåòîä îöåíêè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ...
Óñòàíîâëåíî, ÷òî çàâèñèìîñòü ìåæäó h è ly èìååò ëèíåéíûé õàðàêòåð ñ
êîýôôèöèåíòîì ïðîïîðöèîíàëüíîñòè k h l� �y 0106, .  ýòîì ñëó÷àå âûðàæåíèå (11)
áóäåò èìåòü âèä
�� �0s i
i
i
h
k
� . (13)
Èñõîäÿ èç óñëîâèÿ îäèíàêîâîãî ïîâûøåíèÿ ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé ðàçíîé òîëùèíû ìîæíî çàïèñàòü
� �1
1h
k
h
k
i
i� . (14)
 ýòîì ñëó÷àå ãëóáèíà êàíàâêè â îáðàçöàõ äðóãîé òîëùèíû îïðåäåëÿåòñÿ êàê
h hi
i
�
�
�
1
1 , (15)
èëè
h
l
l
hi
i
�
y
y1
1 , (16)
à ñ ó÷åòîì (5) –
h
s
s l
hi
i�
� �
�
�1 1
1
2 1y ( )
. (17)
Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ãëóáèíû êàíàâêè îò òîëùèíû ñòûêîâûõ
ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè çàäàííîé âåëè÷èíå îòíîñèòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ ïðåäåëà
âûíîñëèâîñòè. ×òîáû äîáèòüñÿ îäèíàêîâîãî ïîâûøåíèÿ ïðåäåëîâ âûíîñëèâîñòè
ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ñ áîëüøåé òîëùèíîé, ãëóáèíó êàíàâêè â íèõ ñëåäóåò óâåëè-
108 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4
Â. À. Äåãòÿðåâ
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ãëóáèíû êàíàâêè îò òîëùèíû ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïðè çàäàí-
íîì îòíîñèòåëüíîì ïîâûøåíèè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè.
÷èâàòü. Êðîìå òîãî, ÷åì áîëüøå ïîâûøåíèå ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè, òåì áîëüøå
ñòåïåíü óâåëè÷åíèÿ ãëóáèíû êàíàâêè.  ýòîì ñëó÷àå ïðåäåëû âûíîñëèâîñòè óïðî÷-
íåííûõ îáðàçöîâ ïðè òåêóùåé ãëóáèíå êàíàâêè hi ìîæíî îïðåäåëèòü êàê
� � �0 0
y � � i
ih
k
. (18)
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò áîëåå îáîñíîâàííî ïîäõîäèòü ê âûáîðó
îïòèìàëüíîé ãëóáèíû êàíàâêè â îáðàçöàõ ðàçíîé òîëùèíû áåç ïðîâåäåíèÿ òðóäî-
åìêèõ è ïðîäîëæèòåëüíûõ âî âðåìåíè èñïûòàíèé. Èõ òàêæå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü â
êà÷åñòâå ýêñïðåññ-ìåòîäà ðàñ÷åòà ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè óïðî÷íåííûõ ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé ðàçíîé òîëùèíû ïî ãëóáèíå ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ èëè
êàíàâêè ïðè îòñóòñòâèè âîçìîæíîñòè ïðîâåäåíèÿ ïðÿìûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëå-
äîâàíèé.
 û â î ä û
1. Ïðåäëîæåí ìåòîä ðàñ÷åòà ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäè-
íåíèé ðàçíîé òîëùèíû ïî ãëóáèíå ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ èëè êàíàâêè,
îáðàçóåìûõ ïîñëå ÂÌÏ, ñ ó÷åòîì âëèÿíèÿ íåîäíîðîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ.
2. Ïóòåì ðàñ÷åòà óñòàíîâëåíà ãëóáèíà ïëàñòè÷åñêè äåôîðìèðîâàííîãî ñëîÿ èëè
êàíàâêè â ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ðàçíîé òîëùèíû ïðè óñëîâèè îäèíàêîâîãî
ïîâûøåíèÿ èõ ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè.
Ð å ç þ ì å
Çàïðîïîíîâàíî ìåòîä âèçíà÷åííÿ ãðàíèö³ âèòðèâàëîñò³ ñòèêîâèõ çâàðíèõ ç’ºäíàíü
ìàëîâóãëåöåâî¿ ñòàë³ ð³çíî¿ òîâùèíè, ÿêèé áàçóºòüñÿ íà åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ
âèì³ðþâàíü ãëèáèíè ïëàñòè÷íî äåôîðìîâàíîãî øàðó ÷è êàíàâêè, ùî óòâîðþþòüñÿ
ï³ñëÿ âèñîêî÷àñòîòíî¿ ìåõàí³÷íî¿ ïðîêîâêè, ç óðàõóâàííÿì âïëèâó íåîäíîð³äíîãî
íàïðóæåíîãî ñòàíó.
1. Zhao X., Wang D., and Huo L. Analysis of the S–N curves of welded joints enhanced
by ultrasonic peening treatment // Mater. Design. – 2011. – 32. – P. 88–96.
2. Abdulah A., Malaki M., and Eskandari A. Strength enhancement of the welded
structures by ultrasonic peening // Ibid. – 2012. – 38. – P. 7–18.
3. Ëîáàíîâ Ë. Ì., Êèðüÿí Â. È., Êíûø Â. Â. è äð. Ïîâûøåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ
óñòàëîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ìåòàëëîêîíñòðóêöèé âûñîêî÷àñòîòíîé ìåõàíè-
÷åñêîé ïðîêîâêîé (îáçîð) // Àâòîìàò. ñâàðêà. – 2006. – ¹ 9. – Ñ. 3–11.
4. Äåãòÿðåâ Â. À. Îöåíêà âëèÿíèÿ ðåæèìîâ âûñîêî÷àñòîòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî-
êîâêè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé íà èõ ñîïðîòèâëåíèå óñòàëîñòè // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè.
– 2011. – ¹ 2. – Ñ. 61–70.
5. Äåãòÿðåâ Â. À., Ãîïêàëî Å. Å. Âëèÿíèÿ ðåæèìîâ âûñîêî÷àñòîòíîé ìåõàíè÷åñêîé
ïðîêîâêè íà ïîâûøåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàëîñòè ñòûêîâûõ ñâàðíûõ ñîåäè-
íåíèé // Òàì æå. – 2014. – ¹ 6. – Ñ. 71–80.
6. Ñåðåíñåí Ñ. Â. Óñòàëîñòü ìàòåðèàëîâ è ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé. – Êèåâ: Íàóê.
äóìêà, 1985. – Ò. 2. – 256 ñ.
7. Ôîððåñò Ï. Óñòàëîñòü ìåòàëëîâ / Ïåð. ñ àíãë. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1968. –
352 ñ.
ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4 109
Ìåòîä îöåíêè ïðåäåëà âûíîñëèâîñòè ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ...
8. Òðîùåíêî Â. Ò. Óñòàëîñòü ìåòàëëîâ ïðè íåîäíîðîäíîì íàïðÿæåííîì ñîñòîÿíèè.
Ñîîáù. 1. Ìåòîäû îöåíêè íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ è ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ
// Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 2010. – ¹ 2. – Ñ. 5–24.
9. Îäèíã È. À. Äîïóñêàåìûå íàïðÿæåíèÿ â ìàøèíîñòðîåíèè è öèêëè÷åñêàÿ ïðî÷-
íîñòü ìåòàëëîâ. – Ì.: Ìàøãèç, 1962. – 260 ñ.
10. Õýéâóä Ð. Á. Ïðîåêòèðîâàíèå ñ ó÷åòîì óñòàëîñòè / Ïåð. ñ àíãë. – Ì.: Ìàøèíî-
ñòðîåíèå, 1969. – 504 ñ.
11. Weibull W. The phenomenon of rupture in solid // Proc. Roy. Swed. Inst. Eng. Res. –
1939. – No. 153. – P. 1–55.
12. Ïàò. 47536 Óêðà¿íà. Ïðèñòð³é äëÿ óëüòðàçâóêîâî¿ óäàðíî¿ îáðîáêè ìåòàë³â / Ã. ².
Ïðîêîïåíêî, Î. Â. Êîçëîâ, Þ. Ô. Êóäðÿâöåâ òà ³í. – ×èííèé ç 15.07.2002.
13. Êèðüÿí Â. È., Êíûø Â. Â. Âûñîêî÷àñòîòíàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ïðîêîâêà ñâàðíûõ
ñîåäèíåíèé ìåòàëëîêîíñòðóêöèé // Àâòîìàò. ñâàðêà. – 2008. – ¹ 11. – Ñ. 36–41.
14. Äåãòÿðåâ Â. À. Óñòàíîâêè òèïà ÄÑÎ äëÿ èñïûòàíèé íà óñòàëîñòü ïðè ïîâòîðíîì
óäàðíîì è ãàðìîíè÷åñêîì íàãðóæåíèè ñ ðàçëè÷íîé àñèììåòðèåé öèêëà // Ïðîáë.
ïðî÷íîñòè. – 1982. – ¹ 10. – Ñ. 110–113.
15. Òðóôÿêîâ Â. È. Óñòàëîñòü ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1973. –
213 ñ.
16. Êóäðÿâöåâ È. Â., Ñàâåðèí Ì. Ì., Ðÿá÷åíêîâ À. Â. Ìåòîäû ïîâåðõíîñòíîãî
óïðî÷íåíèÿ äåòàëåé ìàøèí. – Ì.: Ìàøãèç, 1949. – 222 ñ.
17. Ñåðåíñåí Ñ. Â., Êîãàåâ Â. Ï., Øíåéäåðîâè÷ Ð. Ì. Íåñóùàÿ ñïîñîáíîñòü è
ðàñ÷åòû äåòàëåé ìàøèí íà ïðî÷íîñòü. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1975. – 488 ñ.
18. Òðîùåíêî Â. Ò., Õàìàçà Ë. À. Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ öèêëè÷åñêèõ íåóïðóãèõ
äåôîðìàöèé íà ïðåäåë âûíîñëèâîñòè ìåòàëëîâ ïðè èçãèáå // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè.
– 1976. – ¹ 4. – Ñ. 3–9.
19. Manson S. S. and Muralidharan U. Fatigue life prediction in bending from axial
fatigue information // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. – 1987. – 9, No. 5. – P. 357–
372.
20. Êóäðÿâöåâ È. Â., Íàóì÷åíêîâ Í. Å. Óñòàëîñòü ñâàðíûõ êîíñòðóêöèé. – Ì.:
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1976. – 271 ñ.
Ïîñòóïèëà 11. 03. 2015
110 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2015, ¹ 4
Â. À. Äåãòÿðåâ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173349 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:21:41Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дегтярев, В.А. 2020-12-01T15:36:25Z 2020-12-01T15:36:25Z 2015 Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки / В.А. Дегтярев // Проблемы прочности. — 2015. — № 4. — С. 102-110. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173349 621.791.052:539.43 Предложен метод определения предела выносливости стыковых сварных соединений малоуглеродистой стали разной толщины, базирующийся на экспериментальных данных измерения глубины пластически деформированного слоя или канавки, образуемых после высокочастотной механической проковки, с учетом влияния неоднородного напряженного состояния. Запропоновано метод визначення границі витривалості стикових зварних з'єднань маловуглецевої сталі різної товщини, який базується на експериментальних даних вимірювань глибини пластично деформованого шару чи канавки, що утворюються після високочастотної механічної проковки, з урахуванням впливу неоднорідного напруженого стану. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки Article published earlier |
| spellingShingle | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки Дегтярев, В.А. Научно-технический раздел |
| title | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| title_full | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| title_fullStr | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| title_full_unstemmed | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| title_short | Метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| title_sort | метод оценки предела выносливости сварных соединений разной толщины после высокочастотной механической проковки |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173349 |
| work_keys_str_mv | AT degtârevva metodocenkipredelavynoslivostisvarnyhsoedineniiraznoitolŝinyposlevysokočastotnoimehaničeskoiprokovki |