Оцінка міцності стикових зварних з ’єднань із сталі 50 за критеріями тріщиностійкості

Abstract

Запропоновано теоретико-експериментальну інженерну методику оцінки міцності стикових зварних з ’єднань за схемою триточкового згину балкових зразків із вихідною боковою тріщиною у металі прямого та косого швів відповідно за силовим (КІс) і деформаційним (δс) критеріями механіки крихкого та квазікрихкого руйнування. Для визначення КImax у випадку згину балки з косою тріщиною отримано формулу, яка враховує значення коефіцієнтів інтенсивності напружень КI, КII та кут нахилу θ*. Досліджено також пластичну зону у вістрі тріщини та кінетику поширення останньої в залежності від геометричної форми швів і гостроти дна концентратора в них для стикових зварних з ’єднань. Наведено дані щодо ранжування міцності таких зварних з ’єднань за критеріями тріщиностійкості КІс і δс.

Предложена теоретико-экспериментальную инженерную методику оценки прочности стыковых сварных соединений по схеме трехточечного изгиба балочных образцов с исходной боковой трещиной в металле прямого и косого швов соответственно по силовым (КIc) и деформационным ( δc) критериям механики хрупкого квазихрупкого разрушения. Для определения КImax в случае изгиба балки с косой трещиной получена формула, которая учитывает значения коэффициентов интенсивности напряжений КI, КII и угол наклона θ*. Исследованы также пластическую зону в острие трещины и кинетику распространения последней в зависимости от геометрической формы швов и остроты дна концентратора в них для стыковых сварных соединений. Приведены данные по ранжирование прочности таких сварных соединений по критериям трещиностойкости Kiс и δc.

The paper describes a theoretical-experimental approach to engineering evaluation of strength of welded butt-joints in three-point bending of beam specimens with an initial edge crack in metal of the right and scarf joints by means of the force (KIc) and strain (δc) criteria of brittle and quasibrittle fracture mechanics, respectively.To define KImax in the event of bending of a beam with a slanting crack, an equation including the stress intensity factors KI and KII and the crack angle θ* has been obtained. For the welded butt-joints we also explore plasticity region at the crack-tip and kinetics of the crack propagation depending on the geometry of welds and the crack-bottom sharpness. Results of strength ranking of such welded joints from fracture toughness criteria KIc and δc are presented.