Расчет сварных соединений на циклическую прочность.

Методика расчета, основана на результатах усталостных испытаний сварных деталей реальных размеров, проведенных для различных сталей с разнообразными необработанными механическим путем бездефектными швами. На базе 2·10⁶ циклов нагружений получены значения выносливости симметричного и от нулевого режимов. По этим двум точкам в координатах ( -максимальное, - среднее нагружение цикла) построена при вероятности отказа 50% схематизированная диаграмма (рис.6.18). Связь между пределами выносливости устанавливается коэффициентом чувствительности к асимметрии цикла:

Из-за высокой концентрации напряжений значение этого коэффициента мало и его принимают . Линия предельного состояния располагается под углом 45º к координатным осям. Величина предельного амплитудного напряжения не зависит от значений и равна пределу выносливости сварных деталей, испытанных при симметричном цикле

(6.16)

Показателей циклической прочности бездефектных сварных соединений из углеродистых или низколегированных сталей без механической обработки швов приведены в табл.6.4.

Таблица 6.4.Показатели циклической прочности основных сварных соединений.

Группа сварных соединений	,МПа	m
Стыковые	74,0	9,0
Тавровые с разделкой кромок и полным проваром	57,5	4,0
Нахлесточные с лобовыми, косыми швами	37,5	3,5
Стыковые с накладными (подкладками)	26,0	3,0
Тавровые с угловыми швами (без разделки кромок)
Нахлесточные с фланговыми, комбинированными швами
С точечными швами	13,0

Примечание. Снижение при наличии окалины на 20%, коррозии на 50%, дефектов (не провары, подрезы и др.) –в 20 раз, остаточных напряжений на 30%.Повышение значения после механической обработки швов –на 40%, отжига в защитной атмосфере - на 70%, наклепа (чеканки пнемомолотком, обдува дробью) –на 100%.

Расчет сварных соединений при переменном нагружении проводят в проверочной форме путем определения коэффициентов запаса по текучести и сравнения полученных значений с допускаемыми:

; (6.17)

, (6.18)

Здесь - предельное амплитудное напряжение, m-показатель степени кривой усталости.

где - предел текучести основного металла (для низкоуглеродистой стали =240…260Мпа, низколегированной стали =420…480Мпа, высокопрочной - =600…680Мпа); - максимальное напряжение цикла в расчетном сечении; - предельное амплитудное напряжение для сварного соединения, соответствующее числу циклов ; - амплитудное напряжение цикла нагружения в расчетном сечении; - фактическое число циклов нагружения, причем ; - - показатель степени кривой усталости сварных соединений; - уравнение кривой усталости; ориентировочные значения для низкоуглеродистой стали приведены в табл.6.4; - допускаемое (минимальное) значение коэффициентов запаса прочности: по пределу текучести и по амплитудным напряжениям, причем большее значение в грубых расчетах; для сварных соединений ответственного назначения, разрушение которых может привести к тяжелым последствиям, коэффициенты запаса повышают в 1,5…2 раза.

При расчете на надежность определяют вероятность безотказной работы сварных соединений, при этом значения коэффициента вариации для действительных и предельных напряжений можно принимать соответственно, причем повышенное значение принимают при грубых расчетах.