Компьютерное моделирование вязкого разрушения сварного соединения в образце Шарпи

Abstract

Предлагаемая модель учитывает изменение предела текучести поперек сварного соединения на основе распределения твердости по Виккерсу. Свойства основного металла (модуль Юнга, предел текучести, кривая деформационного упрочнения) получены в ходе эксперимента по растяжению гладких цилиндрических образцов из стали 10Г2ФБ. Разработанная модель включает критерий вязкого разрушения, связывающий критические деформации с жесткостью напряженного состояния. Корректность модели вязкого разрушения материала проверена путем сравнения диаграммы растяжения гладкого образца в реальном опыте с результатами численного расчета. Получена расчетная зависимость энерговложений в испытаниях по разрушению образца Шарпи от ширины разупрочненной зоны в диапазоне от 0,5 до 6,0 мм. Проведенные расчеты показывают, что меньшие значения ударной вязкости соответствуют сварным соединениям с меньшей шириной зоны соединения. Установлено, что вариация ширины зоны соединения влияет на величину критического прогиба: чем уже зона соединения, тем при меньшем прогибе инициируется разрушение. Модель может быть использована для изучения напряженно-деформированного состояния сварных соединений, полученных контактной сваркой оплавлением.

Proposed model allows for the change of yield point across the welded joint based on Vickers hardness distribution. Base metal properties (Young’s modulus, yield point, deformation strengthening curve) were determined during the experiment on stretching smooth cylindrical samples from 10G2FB steel. Developed model includes tough fracture criterion, correlating critical deformations with stressed state stiffness. Correctness of the model of tough fracture of material was verified by comparison of the diagram of smooth sample stretching in a real experiment with the results of numerical computation. Calculated dependence of energy input in rupture testing of Charpy sample on softened zone width in the range from 0.5 up to 6.0 mm was derived. Presented calculations show that impact toughness values correspond to welded joints with narrower joint zone. It is established that variation of joint zone width affects the extent of critical sagging: the narrower the joint zone the smaller the sagging at which fracture is initiated. The model can used to study the stress-strain state of welded joints produced by resistance welding.