Повышение информативности испытаний на ударный изгиб при оценке качества металла в составе конструкции
Оценка склонности металла к разрушению. Определение температурного интервала вязкого перехода конкретного конструктивного элемента при наличии диаграмм предельной пластичности стали. Инженерный метод расчета строительных металлоконструкций на прочность.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 59,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Повышение информативности испытаний на ударный изгиб при оценке качества металла в составе конструкции
Тиньгаев А.К.
г.Челябинск, Россия
За последние 15-20 лет старение строительных конструкций, технических устройств и оборудования в России приобрело столь существенный характер, что автоматический вывод их из эксплуатации может привести к остановке целых отраслей промышленности. Аналогичные тенденции наблюдаются и в других странах, поэтому во всем мире интенсивно разрабатываются и утверждаются нормативные документы по продлению срока службы изделий за пределы их гарантированного ресурса.
При принятии решения о продлении срока службы изделия важным моментом является оценка качества материала, особенно по показателям его склонности к хрупкому разрушению. Ударная вязкость является структурно-чувствительной величиной, которая в процессе эксплуатации изменяется наиболее существенно по сравнению с другими регламентируемыми характеристиками механических свойств.
Оценку склонности металла к хрупкому разрушению, в большинстве случаев осуществляют с помощью испытаний на ударный изгиб. Проблема состоит в несоответствии предлагаемых образцов и схемы испытания напряженно-деформированному состоянию, реализуемому в изделии. К тому же величина ударной вязкости не является расчетной характеристикой, в результате чего иногда возникает неопределенность при принятии решения о продлении срока эксплуатации изделия или конструкции. Например, если при испытании на ударный изгиб будет установлено, что величина ударной вязкости пробы металла имеет недопустимо низкое, по действующим нормативным документам, значение, то эксплуатацию конструкции следует остановить. Вместе с тем имеются многочисленные примеры, когда металл хрупко разрушившегося элемента соответствовал нормативным требованиям по ударной вязкости, и наоборот - изделие из стали с недопустимо низким значением ударной вязкости успешно эксплуатируется десятилетиями.
Очевидно, что состояние материала в изделии зависит от множества факторов и учесть их посредством испытаний стандартных образцов на ударный изгиб не представляется возможным. В данном случае наиболее предпочтителен расчетно-экспериментальный подход, в котором результаты ударных испытаний следует использовать для определения критических температур хрупкости элементов конструкции и последующего их расчета на прочность с учетом хрупкого разрушения [1]
, (1)
где ,- первая и вторая критические температуры хрупкости рассчитываемого элемента соответственно; , - предел текучести металла при Т= и временное сопротивление при Т= соответственно; - минимальная температура эксплуатации конструкции.
Основными параметрами (1) являются и , для определения которых в [2] предложен метод, основанный на деформационном подходе. Идея метода состоит в возможности определения температурного интервала вязко-хрупкого перехода конкретного конструктивного элемента при наличии диаграмм предельной пластичности стали, деформационных критериев первой (с1) и второй (с2) критических температур и максимального показателя жесткости напряженного состояния , рассчитываемого по формуле:
, (2)
где 1, 2, 3 - главные нормальные напряжения.
Согласно рис.1, при увеличении либо уменьшении показателя , который зависит от конструктивной формы, характера и уровня нагруженности рассчитываемого элемента, происходит смещение Тк1, Тк2 и изменение местоположения температурного интервала вязко-хрупкого перехода.
Для повышения информативности испытаний на ударный изгиб при оценке склонности металла к хрупкому разрушению с учетом его состояния в конструкции запишем:
, (3)
где - первая (вторая) критическая температура хрупкости стали, полученная по результатам испытаний образцов; - смещение первой (второй) критической температуры хрупкости стали, которое учитывает отличие НДС в образце и изделии.
Определение и предлагается осуществлять с помощью температурной зависимости относительного сужения под надрезом (Т), которая строится по результатам сериальных испытаний образцов на ударный изгиб. Критериальные значения , соответствующие и , можно рассчитать по формулам:
, (4)
. (5)
Параметры с1 и с2 являются аналогами с1 и с2, которые характеризуют моменты потери сдвиговой устойчивости на микро- и макромасштабном уровнях. В [2] эти моменты связывают с равномерными составляющими пластической деформации на соответствующих масштабных уровнях р(Мj), что нашло отражение в формулах (4) и (5).
После определения и , для возможности использования (3), необходимо найти :
, (6)
где , критические температуры хрупкости элемента конструкции и образца соответственно, определяемые как [2]:
, (7)
где - предел текучести металла; То- температура, равная 2930; - сопротивление нормальному отрыву; т, n - характеристики материала; , - приведенные деформационные критерии первой и второй критических температур хрупкости металла.
Здесь следует отметить, что, в отличие от и , значения и , используемые в (7), зависят не только от свойств материала, но и от показателя жесткости напряженного состояния рассчитываемого элемента и могут быть определены по формуле:
,(8)
где П1 - показатель жесткости напряженного стандартного цилиндрического образца, Пкр - критическое значение показателя жесткости напряженного состояния; - универсальная постоянная разрушения; - коэффициент, учитывающий влияние вида напряженного состояния; Fo, F - площади поперечного сечения стандартного образца и рассчитываемого элемента соответственно; m- характеристика материала.
В заключении отметим, что сформулированные предложения позволяют дать объективную оценку состояния материала в составе конструкции и выявить резервы его несущей способности при наличии недопустимо низких значений ударной вязкости. С помощью (1) и (3) можно решать задачи по ранжированию ряда альтернатив конструктивно-технологических решений, предназначенных для восстановления работоспособного состояния изделия по показателю хладостойкости.
металл разрушение сталь прочность
Литература
1. Н.П.Мельников, Е.М.Баско, Б.Ф.Беляев. Инженерный метод расчета строительных металлоконструкций на хрупкую прочность //Исследование хрупкой прочности строительных металлических конструкций. - М.: ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова, 1982. - С.3-9.
2. А.К.Тиньгаев. Метод определения критических температур хрупкости элементов металлоконструкций //Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2004. - №3. - С.46-51.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проведение испытаний на ударный изгиб на маятниковых копрах с целью оценки склонности металла к хрупкому разрушению. Сравнение особенностей поломки материала от усталости и статической нагрузки. Определение критериев конструкционной прочности деталей.
контрольная работа [2,6 M], добавлен 29.07.2010Расчет склонности стали 40х к трещинообразованию. Выбор сварочных материалов и способа сварки. Расчет химического состава металла шва. Расчет основных параметров режима сварки. Определение склонности металла околошовной зоны к образованию трещин.
контрольная работа [66,7 K], добавлен 31.03.2016Характеристика металла конструкции из стали 09Г2С: химический состав и механические свойства. Выбор сварочных материалов и оборудования. Методика расчета режимов механизированной сварки. Подготовка металла под сварку. Дефекты и контроль качества швов.
курсовая работа [161,4 K], добавлен 14.05.2013Определение динамических перемещений и напряжений в балке и пружине; сравнение расчетных и экспериментальных значений определяемых величин. Изучение методики испытаний материалов на ударный изгиб; определение ударной вязкости углеродистой стали и чугуна.
лабораторная работа [4,7 M], добавлен 06.10.2010Определение экономических показателей использования металла. Конструкторский расчет штампа для формоизменяющих операций. Определение усилие обрезки и выбор обрезного пресса. Выбор температурного интервала штамповки и подбор нагревательных устройств.
курсовая работа [543,1 K], добавлен 23.01.2013Основные способы легирования наплавленного металла при дуговой и электрошлаковой наплавке. Применение и устройство шланговых полуавтоматов. Основные требования техники безопасности при сварке. Устранение доли основного металла в составе наплавленного.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.10.2014Конструкция сталеразливочных ковшей. Характеристика устройства для регулирования расхода металла и установок для продувки стали инертным газом. Вакуумирование металла в выносных вакуумных камерах. Продувка жидкого металла порошкообразными материалами.
реферат [987,2 K], добавлен 05.02.2016Требования к качеству материалов труб для газопроводов. Определение параметров трещиностойкости основного металла. Исследование механических свойств металла трубы опытной партии после полигонных пневмоиспытаний. Протяжённые вязкие разрушения газопроводов.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 24.01.2013Схема процесса коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). Сравнительные испытания стойкости металла вблизи шва и основного металла труб 12х1220 мм из стали 17Г1С-У и 17,8х1220 мм из стали К60 к КРН. Анализ состояния образцов после испытаний.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.09.2012Контроль механических свойств изделия: метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. Отбор образцов, подготовка и проведения испытаний, определение предела текучести. Оборудование для ультразвукового контроля.
курсовая работа [889,8 K], добавлен 13.11.2012Различные режимы термомеханической обработки стали. Поверхностное упрочнение стальных деталей. Закалка токами высокой частоты. Газопламенная закалка и старение металла. Обработка стали холодом. Упрочнение металла методом пластической деформации.
презентация [546,9 K], добавлен 14.10.2013Зависимость свойств материалов от вида напряженного состояния. Критерии пластичности и разрушения. Испытание на изгиб. Изучение механических состояний в зависимости от степени деформирования. Задачи теорий пластичности и прочности. Касательное напряжение.
презентация [2,7 M], добавлен 10.12.2013Расчет балочного элемента конструкции на прочность и жесткость при изгибе и при растяжении-сжатии. Определение величин продольных сил на каждом расчетном участке балки. Определение мощности, вращающих моментов и угловых скоростей для всех валов привода.
курсовая работа [648,8 K], добавлен 21.04.2021Установки без принудительного перемешивания, с электромагнитным перемешиванием в ковше и с дополнительным подогревом металла. Вакуумирование стали в ковше. Порционный и циркуляционный способы вакуумирования. Комбинированные методы обработки металла.
курсовая работа [31,1 K], добавлен 15.06.2011Влияние пластических свойств металла на прочность при наличии сварочных напряжений. Угловые деформации при сварке таврового соединения, их определение от двухстороннего шва. Определение остаточного прогиба и продольного укорочения тавровой балки.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 26.02.2010Особенности сгибания заготовок из тонколистового металла в тисках и при помощи оправок, поочередность всех операций, характеристика инструментов. Анализ типичных дефектов при гибке металла. Этапы гибки прямоугольной скобы и металла круглого сечения.
презентация [399,9 K], добавлен 16.04.2012- Воздействие теплофизических и металлургических процессов на формирование свойств сварного соединения
Конструктивные особенности узла и условия выполнения сварки. Химический состав материалов. Расчетная схема нагрева изделия. Оценка склонности металла шва к образованию трещин. Расчет термического цикла для пластин. Построение температурного поля.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.12.2015 Основные способы производства стали. Конвертерный способ. Мартеновский способ. Электросталеплавильный способ. Разливка стали. Пути повышения качества стали. Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата. Производство стали в вакуумных печах.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.01.2005Характеристика сварной конструкции. Особенности сварки стали 16Г2АФ. Выбор сварочных материалов, основного и вспомогательного сварочного оборудования. Технологический процесс сварки: последовательность сборки, сварка, подогрев металла, контроль качества.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.07.2015Методы тепловых расчетов при автоматической сварке под слоем флюса. Характеристика основного металла. Обоснование и выбор условной расчетной схемы процесса. Построение изохрон и изотерм температурного поля. Расчет мгновенной скорости охлаждения.
курсовая работа [501,7 K], добавлен 16.04.2011
