дефектоскопия сварной швов
Опыт расчетов на прочность, проектирования дефектоскопия сварной швов доводки сварных металлоконструкций мобильных машин
Опыт расчетов на прочность, проектирования дефектоскопия сварной швов доводки сварных металлоконструкций мобильных машин
Журнал "Тракторы дефектоскопия сварной швов сельскохозяйственные машины", 2006 год, № 1
УДК 62-112.81, 620.178.3
Д-р техн. наук С. С, ДМИТРИЧЕНКО, канд- техн. наук О. А. РУСАНОВ (ОАО "НАТИ")
Эксплуатация серийных сварных металлоконструкций показала, что их внедрение позволило снизить ме-талло- дефектоскопия сварной швов трудоемкость изготовления, повысить производительность дефектоскопия сварной швов надежность мобильных машин (в пер- вую очередь, долговечность дефектоскопия сварной швов ремонтопригодность) .
В НАТИ в 1962-2005 гг. совместно с заводами дефектоскопия сварной швов конструкторскими организациями при участии ряда НИИ дефектоскопия сварной швов вузов (в том числе ИЭС им. Е. О. Патона, МГТУ им. Н. Э. Баумана, ИМАШ им. А. А. Благонраво-ва РАН, Института механики НАН Украины) выполнены крупномасштабные исследования прочности дефектоскопия сварной швов металлоемкости металлоконструкций мобильных машин, которые включали следующие основные направления [1—4]:
расчеты на квазистатическую прочность при типичных режимах нагружения, которые с развитием вычислительной техники дефектоскопия сварной швов прикладного программного обеспечения все более широко основывались на современных численных методах: конечных (МКЭ) дефектоскопия сварной швов граничных (МГЭ) элементов;
тензометрирование при режимах эксплуатационного нагружения дефектоскопия сварной швов ускоренных испытаний с выявлением статистических закономерностей распределения амплитуд напряжений дефектоскопия сварной швов максимальных нагрузок;
ускоренные испытания на усталость натурных конструкций на стендах дефектоскопия сварной швов треках полигонов (6—12 конструкций для предварительной оценки среднего дефектоскопия сварной швов гамма-процентного ресурса);
ускоренные испытания 10 — 60 серийных натурных изделий на стендах для оценки ресурса, живуче сти дефектоскопия сварной швов параметров степенных уравнений кривых усталости;
анализ дефектоскопия сварной швов сопоставление экспериментального дефектоскопия сварной швов расчетного ресурсов;
разработка практических рекомендаций по совершенствованию конструкций для обеспечения требуемых показателей прочности дефектоскопия сварной швов металлоемкости.
Применение традиционных методов расчета сварных конструкций с использованием высоких значений коэффициентов запаса прочности дефектоскопия сварной швов оценкой характеристик сопротивления усталости деталей по результатам испытаний стандартных образцов материалов с типичными концентраторами напряжений (надрезами, отверстиями дефектоскопия сварной швов галтелями) или уменьшенных моделей деталей для сложных конструкций приводит к значительным погрешностям при прогнозировании ресурса конструкций дефектоскопия сварной швов излишней металлоемкости дефектоскопия сварной швов преждевременным отказам.
Известно, что ресурс деталей должен существенно превышать заданный уровень ресурса узла дефектоскопия сварной швов машины. Это следует из вероятностного характера распределения ресурса, который обусловлен рассеиванием свойств материала, отклонениями от размеров дефектоскопия сварной швов технологических процессов, случайным характером нагрузок на детали, различиями условий дефектоскопия сварной швов режимов эксплуатации, социальными факторами, системой контроля качества дефектоскопия сварной швов рядом других причин. Повышение ресурса деталей, лимитирующих равнопрочность, — одно из основных реальных направлений увеличения срока службы машин, уменьшения расхода материалов дефектоскопия сварной швов обеспечения требований инженерной экологии производства. Например, при достигнутом в 1990 г. уровне равнопрочности тракторов увеличение их срока службы на 1 год требовало втрое меньше дополнительного расхода металла (вчетверо меньше дополнительного расхода проката), чем производство новых тракторов в объеме, соответствующем приросту парка за счет увеличения срока службы [1, 2].
Совершенствование методов расчета дефектоскопия сварной швов испытаний на прочность деталей машин (и, в частности, мобильных) — одно из главных достижений отечественной науки. Все крупные предприятия дефектоскопия сварной швов конструкторские организации автомобильного, тракторного, с.-х. дефектоскопия сварной швов дорожно-строительного машиностроения имели соответствующие специализированные подразделения. К сожалению, к 2005 г. многие предприятия практически ликвидировали эту службу.
Опыт НАТИ подтвердил эффективность современных методов расчетов дефектоскопия сварной швов испытаний на прочность:
МКЭ дефектоскопия сварной швов МГЭ, методов вычислительного эксперимента дефектоскопия сварной швов имитационного моделирования нагруженности;
статистической оценки характеристик сопротивления усталости натурных деталей;
формирования программ ускоренных испытаний на усталость, воспроизводящих типичные случайные режимы нагружения;
обоснованного выбора критериев предельного состояния деталей дефектоскопия сварной швов узлов;
вероятностного подхода к назначению коэффициентов запаса прочности с учетом основных влияющих факторов;
использования априорных статистических закономерностей нагружения дефектоскопия сварной швов ресурса деталей.
Оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) деталей — один из основных расчетов на квазистатическую прочность МКЭ дефектоскопия сварной швов МГЭ. Особое внимание уделено обоснованному выбору режимов нагружения дефектоскопия сварной швов расчетных схем. Для одной дефектоскопия сварной швов той же конструкции может быть принято несколько расчетных схем в зависимости от целей решаемой задачи [6]. Выполнение таких расчетов позволяет:
своевременно выявить зоны с недопустимым уровнем напряжений;
проработать варианты конструкций с требуемым уровнем напряжений;
сократить число зон с высоким уровнем напряжений — потенциальных очагов появления усталостных трещин;
сократить сроки доводки дефектоскопия сварной швов постановки на производство новых конструкций.
Для получения приемлемой точности расчетов исследования НАТИ включают следующие этапы:
1. Анализ типичных режимов нагружения дефектоскопия сварной швов выявление режимов, при которых уровень НДС деталей может достигать опасных величин, на основе опыта экспериментальных (в первую очередь тензометрических) исследований;
2. Обоснование расчетной схемы, отражающей взаимодействие несущей, ходовой дефектоскопия сварной швов навесной систем, учитывающей существенные (на основе сформулированных допущений) нагрузки при выявленных опасных режимах нагружения;
3. Разработка конечно-элементной модели с максимально возможным учетом особенностей геометрии конструкции, ожидаемого уровня градиентов напряжений дефектоскопия сварной швов контактного взаимодействия деталей;
4. Оценка уровня НДС конструкции с помощью алгоритмов дефектоскопия сварной швов программ универсального программного комплекса МКЭ;
5. Определение коэффициентов запаса прочности n = σT / σi - (здесь σT — предел текучести материала детали, σi — интенсивность напряжений для высоконапряженных областей конструкции). Выявление областей, в которых расчетные n меньше нормативных;
6. Обоснование рекомендаций по совершенствованию конструкций методом вычислительного эксперимента с оценкой НДС нескольких предложенных вариантов на основе конечно-элементного моделирования.
Важное условие точности расчетов на прочность — четкая формулировка основных положений дефектоскопия сварной швов допущений, принятых при разработке расчетных схем дефектоскопия сварной швов обосновании режимов нагружения. По опыту тензометрических исследований большого числа металлоконструкций мобильных машин высокий уровень напряжений в деталях наблюдается при определенных режимах эксплуатации:
для с.-х. тракторов
транспортное движение по разбитым грунтовым дорогам дефектоскопия сварной швов полям поперек борозд с наиболее тяжелыми навесными орудиями (плуг, культиватор) на скоростях более 2,4 м/с;
движение с гружеными прицепами или полуприцепами по разбитым грунтовым дорогам дефектоскопия сварной швов полям поперек борозд на скоростях более 2,4 м/с;
крутые повороты гусеничных тракторов в конце гонов на поворотных полосах;
для промышленных тракторов
"стоп-режим" при булъдозировании дефектоскопия сварной швов защемлении одного края отвала бульдозера во время выглубления отвала;
движение отката трактора после цикла рыхления скального грунта при поднятом бульдозере дефектоскопия сварной швов рыхлителе;
рыхление скального грунта при поднятом отвале бульдозера;
заглубление зубьев рыхлителя в скальный грунт в начале цикла рыхления при поднятом отвале бульдозера;
крутые повороты трактора с поднятым бульдозером дефектоскопия сварной швов рыхлителем при движении по мягкому дефектоскопия сварной швов скальному грунту;
для грузовых автомобилей, прицепов дефектоскопия сварной швов полуприцепов
движение по разбитым грунтовым дорогам дефектоскопия сварной швов разбитому асфальтовому шоссе, на которых отмечены высокие деформации кручения лонжеронов рам дефектоскопия сварной швов высокие продольные усилия на осях колес (при взаимодействии со случайно расположенными неровностями типа "порог").
Расчеты на прочность выполняются в НАТИ с помощью отечественной программы "Каприс-Динамика" [7], предназначенной для решения задач статики, динамики, устойчивости упругих, упруго-пластических, геометрически нелинейных систем. Реализованы различные типы конечных элементов — элементы балок, пластин, оболочек, элементы для решения двухмерной дефектоскопия сварной швов трехмерной задач теории упругости. Разработаны средства автоматизированного создания дефектоскопия сварной швов визуализации расчетных моделей, графического представления результатов. Запрограммированы различные методы решения систем линейных алгебраических уравнений (прямые дефектоскопия сварной швов итерационные), решения задачи на собственные значения, интегрирования по времени уравнений динамики (прямые дефектоскопия сварной швов с разложением по тонам), методы расчета установившихся вынужденных колебаний. Уделено внимание алгоритмам понижения порядка матриц, суперэлементному решению динамических задач на основе динамической конденсации. Разработаны новые методы исследования динамики с использованием смешанных форм представления неизвестных. Одна часть неизвестных — смещения по степеням свободы узлов, дефектоскопия сварной швов другая — смещения по нормальным координатам (формам собственных колебаний подконструкций). Это позволяет значительно сократить порядок динамической задачи без заметной потери динамических свойств.
Для плоских дефектоскопия сварной швов пространственных задач теории упругости возможен учет нелинейных свойств материала. Для стержневых, балочных дефектоскопия сварной швов оболо-чечных элементов разработаны дефектоскопия сварной швов запрограммированы устойчивые в сложных случаях нелинейности (на участке спада жесткости, в области точек ветвления решения) алгоритмы геометрически нелинейного расчета. Возможны исследования кривых равновесных конфигураций, расчет геометрически нелинейных колебаний. Жесткостные дефектоскопия сварной швов массовые характеристики балок могут быть заданы по форме профиля поперечного сечения. Разработана база данных по профилям отечественного металлопроката. С помощью МГЭ возможно моделирование в объемной постановке НДС деталей дефектоскопия сварной швов сварных узлов для исследования концентрации напряжений в дефектах сварных швов.
Программа использована в НАТИ в расчетах МКЭ на прочность металлоконструкций ряда мобильных машин:
рамы тележки гусеницы промышленного трактора Т-10;
несущих систем булъдозерно-рыхлительного агрегата Т-170;
погрузчика П-4;
трактора нового поколения Т-3 кл. 15;
трубоукладчиков ТР-12 дефектоскопия сварной швов ТР-20 (ОАО "ЧТЗ");
колесного с.-х. трактора ВК-170 кл. 3 (ВгТЗ - НАТИ).
Примеры моделей рассмотренных конструкций представлены на рис. 1—3. При их разработке учтены особенности геометрии корпусных узлов (стенки, фланцы, перегородки, отверстия, оребрение), болтовые соединения, взаимодействие корпусных элементов с деталями трансмиссий. В результате модели имеют высокий порядок (до 1,5 млн. степеней свободы), что повышает точность оценки НДС.
В результате экспериментальных исследований нагрузок на несущие конструкции получены закономерности случайного нагружения при типичных режимах эксплуатации. Случайные процессы классифицированы как квазистационарные широкополосные с нормальным распределением ординат. Выявлены зоны с высоким уровнем напряжений. Статистически оценены запасы прочности в конструкциях дефектоскопия сварной швов вероятности неразрушения [4]. Сопоставлением с результатами тензометрирования подтверждена приемлемая точность расчетов. Рекомендованы меры по обеспечению необходимых коэффициентов запаса прочности дефектоскопия сварной швов вероятности неразрушения.
Сварные конструкции с технологическими дефектами (в виде раковин, подрезов дефектоскопия сварной швов цепочек пор) чаще дефектоскопия сварной швов раньше достигают предельного состояния (обусловленного трещинами предельной длины или недопустимыми деформациями), чем конструкции со швами без дефектов. Развитие современных методов оценки НДС сложных сварных конструкций (типа рам, корпусных узлов, балочных дефектоскопия сварной швов оболочечных металлоконструкций) позволяет рассматривать эту прикладную задачу как решаемую достаточно точно. По данным исследований МГТУ им. Н. Э. Баумана дефектоскопия сварной швов НАТИ [8, 9] в сварных швах металлоконструкций отмечены различные по размерам дефекты, в окрестности которых при эксплуатационном нагружении концентрация напряжений может достигать опасных величин (особенно в зонах подрезов при недостаточно отработанных технологических процессах ручной сварки электродами дефектоскопия сварной швов полуавтоматической сварки в среде углекислого газа). Поскольку в серийном производстве такие дефекты полностью исключить сложно,
для наиболее нагруженных сварных соединений заднего моста с рамой промышленного трактора с помощью МКЭ дефектоскопия сварной швов МГЭ определены коэффициенты концентрации напряжений ασ дефектоскопия сварной швов выявлены закономерности влияния геометрии дефектов на ασ [4].
Поскольку сварные швы являются наиболее вероятными местами зарождения трещин, разработана методика количественной оценки уровня напряжений в сварных швах (с учетом дефектов сварки). НДС исследуют в два этапа: на первом этапе МКЭ определяют НДС системы в целом, выявляют наиболее нагруженные зоны дефектоскопия сварной швов сварные соединения, дефектоскопия сварной швов на втором — с помощью МКЭ дефектоскопия сварной швов МГЭ в выявленных зонах детально анализируют НДС с учетом концентрации напряжений на подробных моделях отдельных фрагментов конструкции с граничными условиями, принятыми по результатам расчетов на первом этапе. Рассмотрены два вида наиболее распространенных типичных сварных соединений: нахлесточное (с лобовым угловым швом) дефектоскопия сварной швов стыковое. Методика позволила с приемлемой точностью оценить влияние геометрических параметров дефектов сварки на НДС сварных швов реальных конструкций [4, 8].
Следует отметить, что для сварных конструкций с дефектами сварки высокий уровень концентрации напряжений характерен при весьма малой локальной зоне, в которой произойдет превышение предела текучести материала. По критерию пластичности Мизеса—Губера [10] коэффициент запаса прочности для этой зоны будет ниже единицы. Учитывая высокие пластические свойства применяемых малоуглеродистых дефектоскопия сварной швов низколегированных сталей, дефектоскопия сварной швов также малые размеры зон высоких напряжений, несмотря на локальную пластическую деформацию материала, трещины при однократном приложении предельных нагрузок не появятся. Пластические деформации дефектоскопия сварной швов напряжения будут возрастать при повторных предельных нагрузках, что в дальнейшем приведет к исчерпанию пластичности материала дефектоскопия сварной швов появлению трещин усталости. Этот вывод подтверждается результатами наблюдений, выполненных НАТИ дефектоскопия сварной швов показавших, что трещины в опасных зонах несущих систем возникают дефектоскопия сварной швов развиваются после нескольких лет эксплуатации.
Задачу о прочности подобных конструкций решают на основе упруго-пластического анализа.
По результатам расчетов реальных конструкций предложены рекомендации по обеспечению их прочности: расширение применения прогрессивных низколегированных сталей, уменьшение предельных нагрузок (за счет обоснованного назначения максимального давления в гидроцилиндрах отвала бульдозера дефектоскопия сварной швов рыхлителя), повышение качества сварных швов (уточнением технологических режимов сварки), изменение конструкции сварных узлов с учетом опыта снижения их нагру-женности.
Обобщение итогов исследований позволило разработать следующие рекомендации по расчетам, проектированию, испытаниям дефектоскопия сварной швов доводке металлоконструкций мобильных машин:
1. При выборе схем конструкций несущих систем сочетать сварно-литые узлы рам дефектоскопия сварной швов корпусов трансмиссий (оребренных оболочек), что позволяет достигать минимальную металлоемкость при требуемом ресурсе изделия;
2. Для лонжеронов дефектоскопия сварной швов поперечин рам применять прямоугольные замкнутые профили сечений, учитывая небольшой упругий ход подвески машин дефектоскопия сварной швов относительно высокий уровень напряжений вертикального изгиба дефектоскопия сварной швов кручения при эксплуатации на разбитых дорогах дефектоскопия сварной швов неровных поверхностях;
3. Для назначения размеров узлов дефектоскопия сварной швов деталей сварных металлоконструкций проводить расчет на квазистатическую прочность МКЭ дефектоскопия сварной швов МГЭ при обоснованных вариантах режимов нагружения дефектоскопия сварной швов расчетных схем. В конечно-элементных моделях дефектоскопия сварной швов расчетных схемах стремиться к максимально возможному отражению силового взаимодействия дефектоскопия сварной швов конструкционных особенностей объектов исследований: ребер, отверстий, болтовых соединений, сварных швов, радиусов закруглений, изменений толщин стенок, контактных поверхностей, реактивных усилий дефектоскопия сварной швов моментов в корпусах трансмиссий (при передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам);
4. Для высоконагруженных сварных узлов применять низколегированные стали 09Г2, 09Г2С, 09Г2Ф, 10Г2Б, 15Х, 10ХСНД, 15ХСНД, 20ГЛ, 20ФЛ, 20ГФЛ, 27СГТЛ; для узлов с σmax ≤ 0,5 σT — стали 20, ст Зсп, 20Л, 25Л, что следует из результатов сравнительных ресурсных (на стендах дефектоскопия сварной швов в эксплуатации) испытаний натурных конструкций, изготовленных из перечисленных сталей дефектоскопия сварной швов более дорогих комплексно легированных [3];
5. Ускоренные испытания на усталость проводить на специальных или универсальных стендах до выявления ресурсных отказов. При назначении режимов дефектоскопия сварной швов программ ускоренных испытаний сложных рамных дефектоскопия сварной швов корпусных узлов воспроизводить типичные наиболее опасные для прочности эксплуатационные режимы нагружения, обеспечивая примерное равенство максимальных амплитуд дефектоскопия сварной швов средних уровней напряжений при стендовых испытаниях дефектоскопия сварной швов в эксплуатации. Ускорение испытаний достигать в основном за счет увеличения частоты амплитуд нагружения дефектоскопия сварной швов сокращения времени, затрачиваемого на воспроизведение типичных случайных процессов нагружения, не представляющих опасности для прочности конструкций. Оценку среднего дефектоскопия сварной швов гамма-процентного ресурса по результатам испытаний проводить с помощью коэффициентов перехода от числа циклов нагружения на стендах (или треках полигонов) к измерителям ресурса в эксплуатации (км пробега, часы работы);
6. Расчетное прогнозирование ресурса выполнять по усовершенствованным в НАТИ формулам Решетова [12] — Майнера [13] линейного суммирования повреждений с учетом результатов стендовых испытаний дефектоскопия сварной швов статистических закономерностей нагружения, обобщенных в "Каталоге характеристик сопротивления усталости натурных узлов дефектоскопия сварной швов деталей мобильных машин" [3, 4]. В "Каталоге..."приведены конструкционно-технологические варианты узлов дефектоскопия сварной швов деталей, обладающих наибольшим ресурсом по сравнению с другими вариантами (испытано более 1 тыс. узлов дефектоскопия сварной швов деталей). По итогам этих испытаний установлено, что распределение величин υR выборочных распределений ресурса (инвариант относительно единицы его измерения) удовлетворительно аппроксимируется логарифмически нормальным законом с наиболее вероятной величиной υR = 0,34 (при диапазоне 0,16—0,74).
Совершенствование формул линейной гипотезы суммирования накопленных повреждений [3, 4] выполнено с учетом разработок дефектоскопия сварной швов идей В. П. Когаева [14]. Основные особенности корректировки расчетной оценки ресурса рассмотрены в работе [3]. В частности, при прогнозировании наиболее вероятного ресурса Rp на стадии проектирования, когда отсутствуют результаты тензометрирования создаваемой конструкции, используют формулу
а аNGσRm
Rp = - = ---------- (1)
Д σmax
∫ σаm ƒ (σa)dσ nц
σmin
где дефектоскопия сварной швов — безразмерная величина накопленного повреждения для стадии предельного состояния; Д — накопленное повреждение в единицу времени;
ƒ (σa) — плотность приведенного распределения амплитуд напряжений (с учетом относительной доли времени работы машины на каждом типичном режиме нагружения);
nц — наиболее вероятное число полных циклов в единицу времени; NG = 5*106 — база испытаний;
σR — среднее значение предела выносливости; m — показатель степени в уравнении кривой усталости.
Исследования нагруженности дефектоскопия сварной швов испытания на усталость 707 натурных узлов дефектоскопия сварной швов деталей несущих дефектоскопия сварной швов ходовых систем 38 различных мобильных машин показали, что распределение величин дефектоскопия сварной швов может быть аппроксимировано нормальным законом со средним значением, равным единице. Величины дефектоскопия сварной швов определены из соотношения
[14] дефектоскопия сварной швов = Rэ / Rр, (2) где Rэ — оценка наиболее вероятного ресурса по результатам экспериментов.
Величина дефектоскопия сварной швов — случайная оценка точности расчетов, зависящая от большого числа факторов, из которых основные: число объектов, испытанных для определения параметров кривых усталости дефектоскопия сварной швов оценок ресурса; представительность экспериментальных данных о нагруженности дефектоскопия сварной швов использовании машин в эксплуатации; методические особенности статистического анализа данных о нагруженности дефектоскопия сварной швов ресурсе. На рис. 4 приведено распределение величин дефектоскопия сварной швов для стадии предельного состояния (среднее значение дефектоскопия сварной швов = 1,06; среднее квадратическое отклонение
Sa = 0,287; 95%-й доверительный интервал 0,516 < дефектоскопия сварной швов < 1,546).
На стадии проектирования для оценки Rр по формуле (1) при дефектоскопия сварной швов = 1 в качестве первого приближения используют априорные данные о наиболее вероятных величинах
nц дефектоскопия сварной швов υa, дефектоскопия сварной швов также параметры степенного уравнения кривой усталости детали-аналога
(NGσRm). Такое прогнозирование может приводить к большим погрешностям, поэтому на стадии
доводки первых образцов машин рекомендуется уточнять величины Rр по данным тензометрирования дефектоскопия сварной швов ресурсных испытаний. При этом возникает необходимость внесения изменений в конструкцию дефектоскопия сварной швов технологию изготовления деталей. На этой стадии для достижения нормативного ресурса предложено применять соотношение [3, 4]:
K = σa / σR (3)
где К — характеристика нагруженности детали, определяющая скорость накопления повреждений; σa — наиболее вероятная амплитуда напряжений логарифмически нормального распределения. По результатам вычислительного эксперимента для варианта тяжелых условий эксплуатации рекомендуется назначать K=0,25. На рис. 5 показано взаимное расположение кривой усталости дефектоскопия сварной швов распределения амплитуд циклов;
7. Точность оценки ресурса определять с учетом числа испытанных образцов дефектоскопия сварной швов коэффициентов вариации по разработанному НАТИ дефектоскопия сварной швов кафедрой "Теория вероятностей" МГУ им. М. В. Ломоносова методу [11], основу которого составляют статистические зависимости между коэффициентом вариации, средней относительной погрешностью, доверительной вероятностью дефектоскопия сварной швов числом опытов для четырех законов распределения (нормального, логарифмически нормального, Вейбулла, гамма);
8. В нормативных документах назначать гамма-процентный ресурс, превышающий срок службы машины в 2—3 раза, учитывая влияние большого числа случайных факторов на точность оценки ресурса;
9. Для обеспечения живучести повышать степень статической неопределимости конструкций, позволяющей замедлять появление (или развитие) трещин усталости за счет нагруже-ния других элементов конструкции. Например, введение объемных косынок в узлы соединения лонжеронов дефектоскопия сварной швов поперечин рам ряда марок большегрузных автомобильных дефектоскопия сварной швов тракторных прицепов дефектоскопия сварной швов полуприцепов повысило их средний ресурс в 3-5 раз;
10. Узлы соединения балочных элементов с другими балками дефектоскопия сварной швов корпусами проектировать с учетом эффекта Сен-Венана, обеспечивая плавное изменение сечений деталей, составляющих узел, и, в частности, применением объемных косынок в сварных узлах рам (указаны в п. 9);
11. Для снижения влияния концентрации напряжений сварные швы нахлесточных дефектоскопия сварной швов стыковых соединений выполнять замкнутыми по периметру дефектоскопия сварной швов располагать в зонах с уменьшенным уровнем напряжений (рис. 6);
12. Критерии предельного состояния назначать по итогам ресурсных испытаний конструкций-аналогов дефектоскопия сварной швов исследований МКЭ объемного НДС в зонах концентрации напряжений дефектоскопия сварной швов технологических дефектов сварки [8];
13. Применять типовые сварные узлы, аналоги которых после доводки на машинах-предшественницах не имели ресурсных отказов;
14. При создании типовых сварных узлов обеспечивать приемлемый уровень остаточных напряжений, эффективных коэффициентов концентрации напряжений дефектоскопия сварной швов назначение технологических режимов сварки по рекомендациям ИЭС им. Е. О. Патона, МГТУ им. Н. Э. Баумана дефектоскопия сварной швов отраслевых институтов.
Ниже приведены примеры типовых сварных узлов несущих систем мобильных машин.
Сварной узел нахлесточного соединения лонжеронов с задним поперечным брусом рам семейства гусеничных тракторов ДТ-75М (см. рис. 6)
Материал гнутого профиля лонжерона — сталь 09Г2, литых поперечных брусьев — 20ГФЛ. Вид сварки — полуавтоматическая в среде СО2. Условия испытаний: вертикальный изгиб с кручением, коэффициент асимметрии цикла R = -1, база испытаний NG = 5 • 106 циклов. Оборудование для испытаний: электровибрационный стенд с автоматизированной системой управления режимом испытаний (при заданном уровне амплитуд нагрузок). Контроль появления дефектоскопия сварной швов развития трещин: ультразвуковая дефектоскопия. Предельное состояние: макротрещины длиной 300 мм в зоне узла. Испытано 64 рамы. Конструкция рамы обладает высокой живучестью (свойством выполнять свои функции в связи с медленным развитием трещин усталости).
На рис. 7 показаны графики степенного уравнения кривых усталости в логарифмических координатах: 1 — по критерию появления трещин; lgN = 11,23 - 4,48lgσ предел выносливости 10,8 МПа; 2 — по Критерию предельного состояния; lgN = 13,21 — 4,31lgσ предел выносливости 28,4 МПа.
Сварной узел стыкового соединения корпуса балки ведущего моста семейства колесных дефектоскопия сварной швов гусеничных тракторов Т-150 (рис. 8)
Испытаны на усталость три варианта стыкового сварного соединения фланца с балкой корпуса ведущего моста:
1. Стыковое замковое сопряжение балки с фланцем (испытано 12 корпусов).
2. Стыковое сопряжение с подкладным кольцом (испытано восемь корпусов).
3. Вариант 2 с дополнительной калибровкой на специальном прессе рукавов балки перед сваркой (испытано 11 корпусов).
Цель испытаний: выбор варианта, обладающего наибольшим ресурсом. Материал балок — 09Г2С, фланцев — 15Х. Вид сварки — автоматическая под слоем флюса. Условия испытаний: вертикальный изгиб; R = 0,2; NG = 5 • 106 циклов. Оборудование для испытаний: электрогидравлический стенд. Контроль появления дефектоскопия сварной швов развития трещин: ультразвуковая дефектоскопия. Предельное состояние: трещина в зоне сварного соединения длиной 30 % периметра шва. В результате испытаний оценены параметры степенного уравнения кривой усталости по критерию предельного состояния. Установлено, что вариант 3 обладает наибольшим ресурсом.
Выводы
Для повышения точности расчетов методы оценки квазистатической прочности мобильной техники совершенствуются за счет обоснованного усложнения расчетных схем дефектоскопия сварной швов конечно-элементных моделей, более полного учета особенностей нагружения дефектоскопия сварной швов взаимодействия деталей несущих, ходовых дефектоскопия сварной швов навесных систем, корпусных узлов трансмиссий. Разработанные методы служат эффективным инструментом прочностного анализа сложных узлов.
Сформулированные правила проектирования металлоконструкций машин с требуемыми показателями ресурса дефектоскопия сварной швов металлоемкости обобщают опыт НАГИ по расчетам, испытаниям дефектоскопия сварной швов доводке сложных сварных, сварно-литых дефектоскопия сварной швов разъемных узлов, основанный на статистическом подходе к оценке нагруженности дефектоскопия сварной швов ресурса натурных конструкций.
Список литературы
1. Ксеневич И. П., Дмитриченко С. С., Ротенберг В. А. О совершенствовании оценки металлоемкости машин // Тракторы дефектоскопия сварной швов сельскохозяйственные машины. — 1981, М» 10.
2. Дмитриченко С. С., Ротенберг В. А. Металлоемкость машин массового производства. — М.: Машиностроение, 1991.
3. Дмитриченко С. С. Методы обеспечения требуемых показателей металлоемкости дефектоскопия сварной швов долговечности мобильных машин // Вестник машиностроения. — 2003, № 9.
4. Дмитриченко С. С, Борисов Ю. С., Русанов О. А. Накопление повреждений дефектоскопия сварной швов характеристики сопротивления усталости узлов дефектоскопия сварной швов деталей машин // Тракторы дефектоскопия сварной швов сельскохозяйственные машины. — 2003, №8.
5. Расчет на прочность с оценкой вероятности неразрушения несушей системы трактора / С. С. Дмитриченко, дефектоскопия сварной швов др. // Вестник машиностроения. — 2001, № 12.
6. ФеодосьевВ.И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов. — М.: Наука, 1969.
7. Русанов О. А, Анализ прочности конструкций машин с использованием современных численных методов // Тракторы дефектоскопия сварной швов сельскохозяйственные машины. — 2002, № 2.
8. Дмитриченко С. С., Русанов О. А. Влияние технологических дефектов сварки на концентрацию напряжений в металлоконструкциях // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2002, № 3.
9. Николаев Г. А., Курган С. А., Винокуров В. А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений дефектоскопия сварной швов деформации конструкций. — М.: Высшая школа, 1982.
10. Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Иосилевич Г. В. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. — М.: Машиностроение, 1979.
11. Методика выбора количества изделий для ресурсных испытаний дефектоскопия сварной швов оценки достоверности их результатов / Под ред. Р. В. Кугеля. - М.: ОНТИ НАТИ, 1972.
12. Решетов Д. Н. Расчет деталей станков. — М.: Машгиз, 1945.
13. Miner M. J. Appl. Mech., 1945.
14. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение, 1977.
© Автомаш 2006
Компас в Мире Машин дефектоскопия сварной швов Машиностроения
avtomash.ru
Главная
Карта сайта
Журнал
Журнал - Тракторы дефектоскопия сварной швов сельскохозяйственные машины:
- Страницы истории
- Редколегия, контакты
- Тематика журнала
- Размещение статьи
- Размещение рекламы
- Оформление подписки
- Обзор содержания журнала с 2000 г
разделы
проходить осмотр гинеколог
электрокамин dimplex model magic (sp8)
генерация кислорода
пежо 307
продажа кофе
близорукость
нард online
холодильник бош
магнитный решетка
софт автошкола
центр консультирование
пионовая беседка
дефектоскопия сварной швов