SU1660906A1

SU1660906A1 - Specimen for comparative mechanical tests of lap welded joints

Info

Publication number: SU1660906A1
Application number: SU884484199A
Authority: SU
Inventors: Виктор Абрамович Гиндин; Кабир Мухаметович Гумеров; Николай Леонидович Зайцев
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение касаетс механических испытаний материалов и может быть использовано дл определени критического коэффициента интенсивности напр жений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва. Цель изобретени - повышение точности испытаний. Поставленна цель достигаетс с помощью призматического образца. Образец состоит из двух пр моугольных, геометрически подобных боковых и центральной пластин и содержит внутренние концентраторы, расположенные симметрично относительно оси образца. Центральна пластина смещена на рассто ние, равное 1...2 толщинам пластины, вдоль вертикальной оси образца и соединена с каждой из боковых пластин двум швами, параллельными этой оси, а сварные швы выполнены без усилени . Эффект про вл етс при определении критического коэффициента интенсивности напр жений при продольном сдвиге при испытании образца статической нагрузкой, поскольку отсутствуют воздействи , св занные с нормальным отрывом, поперечным сдвигом, что повышает точность испытаний. 2 ил.The invention relates to mechanical testing of materials and can be used to determine the critical stress intensity factor during longitudinal shear, in particular, of the weld metal. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the tests. The goal is achieved with a prismatic pattern. The sample consists of two rectangular, geometrically similar lateral and central plates and contains internal concentrators located symmetrically relative to the axis of the sample. The central plate is displaced by a distance equal to 1 ... 2 thickness of the plate along the vertical axis of the sample and connected to each of the side plates by two seams parallel to this axis, and the welds are made without reinforcement. The effect is manifested in the determination of the critical stress intensity factor during longitudinal shear when testing a sample with a static load, since there are no effects associated with a normal separation, transverse shear, which increases the accuracy of the tests. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к области механических испытаний материалов и может быть использовано дл определени критического коэффициента интенсивности напр жений при продольном сдвиге, в частности, металла сварного шва.The invention relates to the field of mechanical testing of materials and can be used to determine the critical stress intensity factor during longitudinal shear, in particular, of the weld metal.

Цель изобретени - повышение точности испытаний дл определени критического коэффициента интенсивности напр жений металла сварного шва при продольном сдвиге.The purpose of the invention is to improve the accuracy of tests for determining the critical intensity factor of the stresses of the weld metal under longitudinal shear.

На фиг.1 изображен образец при испытании сжимающей нагрузкой; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1Figure 1 shows the sample when tested by compressive load; figure 2 - section aa in figure 1

Образец 1 состоит из трех геометрически подобных пр моугольных пластин толщиной t: двух боковых 2 и одной центральной 3. Центральна пластина 3 соединена с каждой из боковых пластин 2 двум сварными швами 4, параллельными вертикальной (при испытании) оси образца. Между пластинами содержатс два геометрически подобных толщинообразных внутренних концентратора 5.Sample 1 consists of three geometrically similar rectangular plates with a thickness t: two side 2 and one central 3. Central plate 3 is connected to each of the side plates 2 by two welds 4 parallel to the vertical (when tested) axis of the sample. Between the plates there are two geometrically similar thick-like internal hubs 5.

Образец используют следующим образом .The sample is used as follows.

Центральную пластину 3 образца 1 сме щают вдоль ее вертикальной (при испытании ) оси на рассто ние, равное 1...2 толщинам пластины, обеспечива плотный контакт между пластинами Затем каждую боковую пластину 2 сваривают с централь« 3 )The central plate 3 of sample 1 is displaced along its vertical (when tested) axis for a distance of 1 ... 2 to the thickness of the plate, ensuring tight contact between the plates. Then each side plate 2 is welded to the center "3)

оabout

ной пластиной 3 двум сварными швами 4 равной длины, выполненными в одном итом же режиме сварки (дуговой, лазерной, электронным лучом и др.)plate 3 with two welds 4 of equal length, made in the same and the same welding mode (arc, laser, electron beam, etc.)

Сн тие механической обработки перед испытанием усилени сварных швов 4 до получени плоской поверхности позвол ет получить образец 1, геометрически однородный в рабочей части и, следовательно, равнопрочный в поперечных сечени х. Тре- щинообразные внутренние концентраторы 5 образуютс из несплошностей между пластинами непосредственно в процессе сварки (соотношени размеров концентраторов 5 и сварных швов 4 можно измен ть, если до сварки у пластин 2 и 3 на месте наложени сварных швов 4 выполн ть симметричную разделку кромок необходимой глубины). Отметим, что длина швов 4 может быть меньше длины нахлестки пластин 2 и 3 при об зательном равенстве длин всех четырех швов образца.Removing the machining before testing the reinforcement of the welds 4 to obtain a flat surface allows obtaining sample 1, which is geometrically uniform in the working section and, therefore, equal in strength in cross sections. Crack-shaped internal concentrators 5 are formed from discontinuities between the plates directly during the welding process (the ratios of the sizes of concentrators 5 and welds 4 can be changed if, before welding, at plates 2 and 3, at the place of welding overlap 4, a symmetric cutting of the edges of the required depth is required) . Note that the length of the seams 4 may be less than the length of the overlap of the plates 2 and 3 with an obligatory equality of the lengths of all four seams of the sample.

При испытани х образец 1 устанавливают торцами боковых пластин 2 на горизон- тальную опору и нагружают в торце центральной пластины 3 сжимающей силой до разрушени . По результатам испытаний определ ют критический коэффициент интенсивности напр жений металла сварного шва при продольном сдвиге.During testing, sample 1 is installed with the ends of the side plates 2 on the horizontal support and is loaded at the end of the central plate 3 with compressive force until fracture. Based on the test results, the critical stress intensity coefficient of the weld metal in the longitudinal shear is determined.

Предложенна конструкци образца провер лась при испытании статической сжимающей нагрузкой охлажденных до температуры Т 77 К сварных образцов из стали Ст.З, сваренных электродами типа Э42А. Траектори разрушени образцов совпала с теоретически рассчитанной на основе законов линейной механики разрушени сложной пилообразной линией.The proposed sample design was tested when a static compressive load was tested cooled to a temperature T 77 K welded specimens from Steel St, welded with electrodes type E42A. The trajectory of destruction of samples coincided with a complex saw-tooth line theoretically calculated on the basis of the laws of linear mechanics of destruction.

Точность испытаний при использовании предложенного образца повышаетс , в первую очередь, за счет того, что при выбранных конструкции образца и схеме испытани (на сжатие статической нагрузкой) отсутствуют воздействи , св занные с другими схемами испытани , - нормальным отрывом , поперечным сдвигом. Разрушение сварных швов происходит только от продольного сдвига. При этом при изготовлении образца предложенной конструкции нет операции нанесени трещинообразнык концентраторов, котора вл етс довольно сложной, а конструктивные трещину образуютс в коде сварки пластин образца. Услови сборки под сварку хорошо повторно воспроизвод тс , что повышает точность испытаний. Выполнение плоской наружной поверхности сварных швов стабилизируетThe accuracy of the tests using the proposed sample is enhanced primarily due to the fact that with the selected sample design and test circuit (static load compression), there are no effects associated with other test circuits — normal separation, transverse shear. Destruction of welds occurs only from longitudinal shear. At the same time, in the manufacture of a sample of the proposed design, there is no operation of applying fractured concentrators, which is quite complex, and structural cracks are formed in the welding code of the sample plates. The condition of the weld assembly is well reproducible, which improves the accuracy of the tests. Performing a flat outer surface of the welds stabilizes

размеры образца, что также повышает точность испытаний.sample sizes, which also increases the accuracy of the tests.

Предложенный образец служит дл определени характеристик грещиностойкости металла сварного шва, в частности критического коэффициента интенсивности напр жений К, 11 .Исследовани ми установлено , что величина коэффициента интенсивности напр жений при продольном сдвигеThe proposed sample serves to determine the characteristics of the crack resistance of the weld metal, in particular, the critical stress intensity factor K, 11. The research has established that the magnitude of the stress intensity factor during longitudinal shear

равнаequals

Km( +Km (+

5five

t1 t2t1 t2

где ti - толщина боковых пластин;where ti is the thickness of the side plates;

12 полутолщина центральной пластины образца,12 half-thickness of the central plate of the sample,

При силе PHI Рразр величина Кы Кщ.With the power of PHI Rrazr, the value of Ki

Проведены испытани образцов предложенной конструкции при t -196°С. Ма- териал пластин - сталь С m 3, размеры пластин составл ли: ti 2, i 15,5 мм, ширина 500 мм, длина сварных швоз Г 48 мм, величина смещени центральной части образца 20 мм. Сварные швы выполн лись электродами марки Emcna (ЧССР) класса 42А. Величина минимального сечени сварных швов равн лась б.7..,6,8 мм. Разрушающа сила Рразр 504 кН. Тогда согласно указанной формуле Кщ 3,27Samples of the proposed design were tested at t -196 ° C. The plate material is steel C m 3, plate sizes are: ti 2, i 15.5 mm, width 500 mm, length of welds G 48 mm, the displacement of the central part of the specimen 20 mm. The welds were made by class 42A electrodes of the Emcna brand (Czechoslovakia). The magnitude of the minimum cross section of the welds was b.7 .., 6.8 mm. Destructive power Rrazr 504 kN. Then according to the specified formula Ksch 3.27

® кН/мм, что составл ет ill...137% от величины Кис подобных материалов, а известно , что схема нагружени нормальным отрывом, описываема величиной К 1 наиболее опасна из всех схем нагружени тела с трещиной.® kN / mm, which is ill ... 137% of the value of Kis-like materials, and it is known that the loading scheme with a normal separation, described by the K 1 value, is the most dangerous of all body loading schemes with a crack.

00

5five

00

Эффект про вл етс в получении образца дл определени критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге, при испытании которого статической сжимающей нагрузкой отсутствуют воздействи , св занные с нормальным отрывом , поперечным сдвигом, а реализуетс только продольный сдвиг при одноосном на- гружении, принципиально повышаетс точность испытаний.Простота и технологичность операций, необходимых дл получени указанного образца, позвол ют существенно сократить врем его изготовлени , повышают стабильность воспроизведени эксперимента , что дополнительно повышает точность ре- зультатов испытаний. Образец дл определени критического КИН металла сварного шва при продольном сдвиге содержит два внутренних концентратора, однако не требует непосредственного нанесени последних , а известно,что эта технологическа операци вл етс одной из самых сложных. трудоемких и недостаточно точныхThe effect is manifested in obtaining a sample for determining the critical CIN of the weld metal under longitudinal shear, when tested with a static compressive load, there are no effects associated with normal separation, transverse shear, and only longitudinal shear is realized with uniaxial loading, the accuracy increases tests. The simplicity and manufacturability of the operations necessary to obtain the specified sample can significantly reduce the time of its manufacture, increase the reproduction stability no experiment, which further improves the accuracy of the test results. The sample for determining the critical CIN of the weld metal in the longitudinal shear contains two internal hubs, but does not require the direct deposition of the latter, and it is known that this technological operation is one of the most complex. laborious and insufficiently accurate

Claims

A sample for comparative mechanical testing of welded lap joints, consisting of geometrically similar welded rectangular plates, characterized in that, in order to increase the accuracy of the tests in determining the critical stress intensity factor in longitudinal shear, the sample is made of three plates, central of which is offset from the others by a distance equal to 1 ... 2 thickness of the plate, and connected to each of the other two plates by welds, parallel to E shear plane.

4fe