RU2670350C2 - Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали - Google Patents
Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670350C2 RU2670350C2 RU2017101065A RU2017101065A RU2670350C2 RU 2670350 C2 RU2670350 C2 RU 2670350C2 RU 2017101065 A RU2017101065 A RU 2017101065A RU 2017101065 A RU2017101065 A RU 2017101065A RU 2670350 C2 RU2670350 C2 RU 2670350C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrators
- stresses
- seam
- weld
- welded
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 title 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- MOYKHGMNXAOIAT-JGWLITMVSA-N isosorbide dinitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[C@H]1CO[C@@H]2[C@H](O[N+](=O)[O-])CO[C@@H]21 MOYKHGMNXAOIAT-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при проектировании и производстве сварных конструкций. Для определения ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных сварных напряжений сваривают встык две стальные пластины швом, состоящим из двух участков. Выявляют положение двух концентраторов, соответственно от первого и второго участков шва. Вдоль линий, проходящих параллельно сварному шву на расстоянии не более 10 мм одна от другой, определяют величины поперечных шву напряжений растяжения. Строят эпюры этих напряжений, по которым отбирают линии, в которых пики напряжений от концентраторов, наведенных первым и вторым участком сварного шва, расположены раздельно, а между пиками имеется перепад значений. За ширину зоны влияния концентраторов принимают расстояние от сварного шва до наиболее удаленной от него линии с раздельно расположенными пиками, разделенными перепадом значений на эпюре поперечных напряжений. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области сварки, а именно к оптимизации остаточного напряженного состояния в сварных узлах и может быть использовано при проектировании и производстве сварных конструкций.
На текущий момент сведений о способах определения ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных сварочных напряжений (ОСН) в стыковых соединениях из стали по доступным литературным источникам не обнаружено.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение усталостной долговечности сварных изделий, стабильность их геометрических форм, снижение склонности к трещинообразованию.
Технический результат достигается тем, что в способе определения ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали сначала выполняют стыковое соединение двух стальных пластин сварным швом двумя участками: от начала к середине с прекращением сварки и после остывания пластин от середины к концу, выявляют положение двух концентраторов по одному от каждого участка, затем вдоль линий параллельных шву и расположенных на расстоянии не более 10 мм одна от другой определяют значения поперечных шву напряжений растяжения, строят их эпюры, по эпюрам отбирают линии, в которых пиковые напряжения от концентраторов, вызванные сваркой первого и второго участков шва, расположены раздельно, а за ширину зоны концентраторов принимают расстояние от сварного шва до наиболее удаленной от него линии с расположенными на эпюре раздельно пиковыми поперечными напряжениями.
На основании патентного поиска, проведенного по доступным источникам информации, отличительных признаков, указанных в формуле предполагаемого изобретения не обнаружено.
В связи с этим, данное техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».
Пример осуществления способа. Выполняли определение ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных напряжений в сварном образце. Образец - стыковое соединение двух пластин из стали Ст3 с габаритами 220×100×8 мм каждая, выполненное штучными электродами УОНИ 13/55 (ГОСТ 9466-75) диаметром 3 мм на постоянном токе 90-110 А обратной полярности двумя участками: от начала к середине с прекращением сварки, а после остывания пластин до комнатной температуры, от середины к концу. Это сделано, чтобы получить два концентратора ОСН в одном образце. Осмотр соединения не выявил сварочных дефектов. Усиление шва не снимали.
На лицевую (т.е. со стороны шва) поверхность образца чертилкой наносили координатную сетку с ячейкой 10×10 мм. В узлах координатной сетки магнитоупругим измерителем механических напряжений ИМН-4М (разработка Воронежского государственного технического университета, ведущий конструктор Юршин А.Н.) с датчиком, оборудованным угломерным устройством, определяли углы а наклона касательных к траекториям наибольших главных напряжений (они же изостаты, линии тяжения) и разности главных напряжений (σ1-σ2). Всего точек контроля 340. Время измерений в одной точке (узле сетки) меньше одной минуты. После получения 340 значений углов а и разностей (σ1-σ2) по авторской методике строили сами траектории (Устинов Ю.Ф., Семыкин В.Н., Калинин Ю.И., Ульянов А.В. Выявление с помощью изостат напряженного состояния металлических конструкций строительных машин // Механизация строительства, 2009. №6. С. 8-11).
На фиг. 1 представлено полученное поле траекторий наибольших (сплошные линии) и наименьших (штриховые линии) главных напряжений в стальном стыковом сварном образце с габаритами 220×200×8 мм. Для удобства описания поля пластины образца назвали «верхняя» и «нижняя», а положение линий координатной сетки обозначили 1-1, 2-2, … 17-17 (горизонтальные), А-А, Б-Б, … Ф-Ф (вертикальные). В поле по сгущению траекторий определили положение двух концентраторов растягивающих ОСН у сварного шва на вертикальных линиях 3-3 и П-П.
На основе данных измерений, полученных с помощью прибора ИМН-4М, определили величины продольных σх и поперечных σу относительно сварного шва остаточных напряжений (Устинов Ю.Ф., Семыкин В.Н., Калинин Ю.И., Ульянов А.В. Магнитоупругий метод контроля металлических конструкций землеройно-транспортных и грузоподъемных машин // Механизация строительства, 2009. №4. С. 7-11).
Для определения ширины зоны концентраторов сначала построили эпюры продольных σх и поперечных σу напряжений вдоль горизонтальных линий 10-10, 11-11, … 16-16 нижней пластины. Затем отобрали те эпюры, в которых пиковые растягивающие поперечные напряжения от первого и второго участков сварного шва расположены раздельно. Таковыми оказались пять эпюр вдоль линий 10-10, 11-11, 12-12, 13-13, 14-14. В эпюре по линии 10-10 (фиг. 2, а) оба пиковых напряжения ярко выражены и разделены перепадом («про валом») значений продольных напряжений от растяжения +98 МПа до сжатия - 37 МПа. Ширина «провала» равна 40 мм. По мере удаления от сварного шва с шагом 10 мм на эпюрах σy «провал» становится менее выраженным и на линии 14-14 (фиг. 2, б) составляет всего 12 МПа. На линии 15-15 «провала» нет вовсе, следовательно, влияние концентраторов уже не проявляется. Ширину зоны концентраторов определили равной расстоянию от сварного шва до линии 14-14, что составило в нашем случае 60 мм. Способ проверили и в верхней пластине также с положительным результатом.
Способ может быть полезен:
1) для повышения точности расчетов прочности сварных конструкций путем учета ширины зоны концентраторов ОСН;
2) для исключения негативного взаимодействия концентраторов ОСН из-за их наложения при выполнении близко расположенных швов;
3) для рационального сочетания (суперпозиции) ОСН с эксплуатационными (рабочими) напряжениями;
4) для безопасного распределения по конструкции концентраторов ОСН и геометрических концентраторов от нерационального проектирования, технологических дефектов и т.д.
Технико-экономический эффект предлагаемого способа заключается в повышении: долговечности изделий, их усталостной прочности, стабильности геометрических форм за счет оптимизации остаточного напряженного состояния в сварных конструкциях. Этим снижается вероятность их разрушения или деформирования, которое может вызвать депланации, заклинивания и биения деталей механизмов и машин.
Claims (1)
- Способ определения ширины зоны концентраторов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали, включающий выполнение стыкового соединения двух стальных пластин сварным швом на участке от начала к середине шва с прекращением сварки и остыванием пластин, а затем на участке от середины к концу шва, выявление положения двух концентраторов по одному от каждого упомянутого участка, определение вдоль линий, параллельных сварному шву и расположенных на расстоянии не более 10 мм одна от другой, значений поперечных относительно сварного шва напряжений растяжения с построением их эпюр, по которым отбирают линии с раздельным расположением пиковых напряжений от концентраторов, вызванных сваркой упомянутых участков шва, при этом за ширину зоны концентратора принимают расстояние от сварного шва до наиболее удаленной от него линии с расположенными раздельно на эпюре пиковыми поперечными напряжениями.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101065A RU2670350C2 (ru) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101065A RU2670350C2 (ru) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017101065A3 RU2017101065A3 (ru) | 2018-07-12 |
| RU2017101065A RU2017101065A (ru) | 2018-07-12 |
| RU2670350C2 true RU2670350C2 (ru) | 2018-10-22 |
Family
ID=62914602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017101065A RU2670350C2 (ru) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670350C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1632709A1 (ru) * | 1989-03-23 | 1991-03-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ регулировани остаточных сварочных напр жений |
| SU1830798A1 (ru) * | 1991-01-29 | 1996-05-10 | Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства | Способ определения напряжений в изделиях |
| RU2137578C1 (ru) * | 1998-05-06 | 1999-09-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" | Способ оценки эффективности режима операции по снятию остаточных напряжений в сварном изделии |
| US6789051B1 (en) * | 1999-10-27 | 2004-09-07 | Caterpillar Inc | Method and apparatus for providing a simulation of a welding process using integrated models |
| RU2278009C1 (ru) * | 2005-01-11 | 2006-06-20 | Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ) | Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке |
| EP2191928A1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-02 | Livermore Software Technology Corporation | Method of, computer readable medium and system for determination of spot weld failure using finite element analysis with stress and location sensitivity scale factors |
-
2017
- 2017-01-11 RU RU2017101065A patent/RU2670350C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1632709A1 (ru) * | 1989-03-23 | 1991-03-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ регулировани остаточных сварочных напр жений |
| SU1830798A1 (ru) * | 1991-01-29 | 1996-05-10 | Научно-исследовательский институт авиационной технологии и организации производства | Способ определения напряжений в изделиях |
| RU2137578C1 (ru) * | 1998-05-06 | 1999-09-20 | Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек" | Способ оценки эффективности режима операции по снятию остаточных напряжений в сварном изделии |
| US6789051B1 (en) * | 1999-10-27 | 2004-09-07 | Caterpillar Inc | Method and apparatus for providing a simulation of a welding process using integrated models |
| RU2278009C1 (ru) * | 2005-01-11 | 2006-06-20 | Башкирский государственный аграрный университет (БГАУ) | Способ определения зоны образования соединения металлопокрытия с основой при электроконтактной наплавке |
| EP2191928A1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-02 | Livermore Software Technology Corporation | Method of, computer readable medium and system for determination of spot weld failure using finite element analysis with stress and location sensitivity scale factors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017101065A3 (ru) | 2018-07-12 |
| RU2017101065A (ru) | 2018-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Acevedo et al. | Effect of tensile residual stresses on fatigue crack growth and S–N curves in tubular joints loaded in compression | |
| CN110502856B (zh) | 支座反力影响线曲率的连续梁损伤识别方法 | |
| JP6070514B2 (ja) | レーザ重ね溶接継手の疲労寿命予測方法 | |
| Kainuma et al. | A study on fatigue crack initiation point of load-carrying fillet welded cruciform joints | |
| CN207650160U (zh) | 薄板铝合金焊缝超声检测缺陷对比试块 | |
| Milosevic et al. | Measurement of local tensile properties of welded joint using Digital Image Correlation method | |
| RU2670350C2 (ru) | Способ определения ширины зоны концентратов растягивающих остаточных сварочных напряжений стыкового соединения из стали | |
| CN108181190A (zh) | 一种异种材料点焊接头疲劳极限快速预测方法 | |
| Thomas | Analyzing the failure of welded steel components in construction systems | |
| CN103586593A (zh) | 一种异种钢焊接冷裂敏感性预测方法 | |
| Sturm et al. | Fatigue behaviour of cast steel nodes in bridge structures | |
| Al-Karawi | Literature review on crack retrofitting in steel by Tungsten Inert Gas remelting | |
| Inose et al. | Functional assessment of laser arc hybrid welded joints and their application for bridge construction | |
| Schumacher et al. | A critical examination of the size effect correction for welded steel tubular joints | |
| JP2013019841A (ja) | 構造物の欠陥評価方法 | |
| CN104476142B (zh) | 滑道梁防变形制作工艺 | |
| CN105891210A (zh) | 电阻焊点疲劳寿命的检测方法 | |
| CN116275420A (zh) | 一种电弧焊角焊焊缝熔深预测方法、设备及存储介质 | |
| Zhang et al. | Fatigue performance of rib-to-deck joint in orthotropic steel bridge deck with new type of both-side fillet welded joints | |
| CN108008012B (zh) | 一种钢结构焊接质量缺陷检测方法 | |
| Radu et al. | Structural integrity of a wind loaded cylindrical steel shell structure | |
| RU2687528C2 (ru) | Способ определения вида остаточных сварочных напряжений | |
| Citarelli et al. | Derivation of a new fatigue class for top flange to web junctions of runway beams | |
| Cathcart et al. | The variability in weld residual stress | |
| RU161588U1 (ru) | Устройство закрепления образцов сварных соединений внахлест при статическом растяжении |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200112 |