Изучение работы сварного соединения

Изучение работы сварных соединений с угловыми швами путём экспериментального определения сопротивлений и форм разрушения угловых швов

Цель работы:
Изучение работы сварных соединений с угловыми швами путём экспериментального определения сопротивлений и форм разрушения угловых швов.
Задачи:
1- изучить теоретические вопросы работы и расчета сварных соединений с угловыми швами.
2- выполнить расчет несущей способности сварного образца с фланговыми угловыми швами.
3- произвести испытания образца до разрушения. Установить форму разрушения сварного шва и экспериментальное значение (разрушающего) усилия N.
4- на основе анализа расчетных и экспериментальных данных сделать выводы.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2013
03

Испытательные машины серии AG-250 kNX это универсальные разрывные машины для физико-механических испытаний различных материалов. Компания SHIMADZU предлагает настольные и напольные модификации оборудования с различными классами точности и широким диапазоном прилагаемых нагрузок. Данное оборудование отличается простотой и надежностью, превосходные эксплуатационные характеристики удовлетворят потребности производителей и исследователей, связанные с различными видами механических испытаний.
Простой интерфейс, возможность использования стандартных методик испытания, а также создание собственных. Составление отчета об испытании в различных форматах (Word, Excel, PDF и др). Возможность получение данных по кривой испытания без проведения нового теста (функция повторного анализа диаграммы).
Машина включает выполнение основных разовых испытаний – растяжение, сжатие, изгиб, отслаивание. аналогичные испытания на прочность, данное ПО используется для испытаний, когда усилие неоднократно прикладывается и снимается. задание любой модели испытания, выполняет испытания циклические и на сжатие. измеряет текстуру продуктов и фармацевтических препаратов, выдает результаты специфических данных, включая истирание, прочность гелей, адгезию.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2013
Испытательная машина SHIMADZU AG-250 kNX
04

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2013
05
Угловыми швами выполняются соединения внахлёстку. Они могут быть фланговыми (рис.1) и лобовыми.
Фланговые швы расположены параллельно действующей силе и вызывают большую неравномерность распределения напряжений по ширине сечения сварных элементов. На рис.4 показаны эпюры напряжений в сечениях, расположенных в начале (ϬАв, ϬАн)и в конце соединения (ϬБв, ϬБн). Сами швы также испытывают неравномерные напряжения (ῖшв).
Концы шва испытывают большие напряжения, нежели средние участки шва. Неравномерность работы флангового шва по длине заставляет ограничивать расчётную длину шва не менее 4kf или 40 мм и не более 85* βf * kf , за исключением швов, в которых усилие возникает на всем протяжении шва.
Рис.1 – Схема сварного соединения
В соответствии с характером передачи усилия фланговые швы одновременно работают на срез (от силы F) и на изгиб (от эксцентричного приложения силы F относительно центра тяжести сечения шва). Разрушение шва обычно начинается с конца шва.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2013
06
С целью повышения эффективности использования наплавленного металла в соединениях с расчетными угловыми швами предусмотрено применение электродных материалов, обеспечивающих повышенные прочностные свойства металла шва. Потому разрушение шва может происходить не только по металлу шва (сеч. 1-1, рис.5), но и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва (сеч. 2-2).
Ввиду сложности действительной работы угловых швов расчёт их носит условный характер. Напряжение в шве принимается равномерно распределённым по длине шва и рассматривается возможность разрушения шва от условного среза по одному из двух сечений:
По металлу шва (сеч. 1-1):
N/( βf kf lw)≤Rwf ƴwf ƴc
По металлу границы сплавления (сеч.2-2):
N/( βz kf lw)≤Rwz ƴwz ƴc
Где N – расчётное усилие, приходящееся на один швов; kf – катет шва; βf и βz – коэффициенты глубины проплавления шва, определяются по таблицы 39 [3]; lw – расчётная длина шва, принимая меньше его фактической длины на 10 мм за счёт непровара; Rwf и Rwz – расчётные сопротивления определяются по таблицам Г.2 и4 [3]; ƴwf и ƴwz –коэффициент работы сварного соединения определяются в соответствии с п. 11.2 [3]; ƴc – коэффициент условия работы конструкции, принимаемый по табл. 6[3].
Какая из двух поверок (2.1 или 2.2) будет иметь решающее значение, можно определить, сравнив произведения βf * Rwf и βz * Rwz. Меньше из них укажет, какое сечение будет более опасным.
Рис.1 – Схема сварного соединения
П О Р Я Д О К В Ы П О Л Н Е Н И Я Р А Б О Т Ы

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2011
07
Для проведения работы необходимы : разрывная машина, штангенциркуль, линейка, два внешне одинаковых образца.
Кроме указанных на рис. 4 размеров, необходимо заметить высоту катета сварных швов - kf . Значение kf принимается средним из четырёх замеров по концам швов.
Расчёт несущей способности сварных образцов производят, исходя из того, что потеря несущей способности может наступить либо из-за потери несущей способности более слабого из соединяемых элементов. Расчёт выполняют в следующем порядке.
Определяются опасные сечения сварного шва, сравнив βf * Rwf и βz * Rwz.
Рассчитывают предельное усилие по обоим опасным сечениям:
N= βf kf lw Rwf ƴwf
N= βz kf lw Rwz ƴwz
Определяют предельное усилие для образцов из условия несущей способности соединяемых элементов: N=A*Ry , где А – площадь сечения более слабого из соединяемых элементов (меньшее из А1 = В1* t1 и А2 = В2* t2), Ry расчётное сопротивление стали, установленное по пределу текучести, определяется по табл. 51 [3]. Результаты расчётов заносят в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 –результаты расчётов

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ УНИВЕРСИТЕТА
2013
08
Получив теоретическое значение предельных усилий, приступают к испытаниям. Образцы поочередно закрепляют в захватках разрывной машины и доводят до разрушения. Величины разрушающих усилий фиксируют. Анализ полученных результатов выполняют с помощью таблицы 3.2
Таблица 3.2 –Анализ результатов