Development of a Method for the Assessment of Stresses in Welded Structures. Part 1. Conventional Methods

Tkacz, P. N.; Moltasow, A. W.

doi:10.17729/ebis.2017.4/7

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Development of a Method for the Assessment of Stresses in Welded Structures. Part 1. Conventional Methods

Autorzy

Tkacz P. N. , Moltasow A. W.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2017.4/7

Warianty tytułu

Rozwój metod oceny stanu naprężenia w elementach konstrukcji spawanych. Część 1. Metody tradycyjne

Języki publikacji

Abstrakty

Various machinery parts or welded structure elements are characterised by significant cross-sectional changes along their length, leading to locally increased or accumulated stresses. The concentration of stresses is often of vital importance when determining structural stresses and strains, affects the service life of elements exposed to cyclic loads as well as influences the initiation and propagation of fatigue cracks. The article is an overview of works concerning conventional methods enabling the determination of maximum local stresses present in the stress concentration area triggered by the geometrical shape of welded joints.

Dla każdej części maszyny ogólnego i specjalnego przeznaczenia, jak również elementów konstrukcyjnych, zwłaszcza spawanych, charakterystyczne są skokowe zmiany przekroju poprzecznego wzdłuż ich długości. W miejscach zmiany kształtu tworzy się lokalne zwiększenie naprężeń lub ich spiętrzenie. Stopień koncentracji naprężeń często odgrywa kluczową rolę w określaniu stanu naprężenia i odkształcenia konstrukcji, ma wpływ na trwałość przy obciążeniach cyklicznych, a także wpływa na proces inicjacji i rozwoju pęknięć zmęczeniowych. Artykuł stanowi przegląd prac poświeconych tradycyjnym metodom określania maksymalnych naprężeń lokalnych działających w obszarze koncentracji naprężeń, spowodowanym przez kształt geometryczny złączy spawanych.

Słowa kluczowe

welded joints weld geometry stress condition concentration of stresses computational methods

konstrukcje spawane geometria spoiny stan naprężeń koncentracja naprężeń metody obliczeniowe

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny

Czasopismo

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

Rocznik

2017

Tom

Vol. 61, No. 4

Strony

59--66

Opis fizyczny

Bibliogr. 54 poz., rys.

Twórcy

autor

Tkacz P. N.

E. O. Paton Electric Welding Institute, the National Academy of Sciences of Ukraine

autor

Moltasow A. W.

E. O. Paton Electric Welding Institute, the National Academy of Sciences of Ukraine

Bibliografia

[1] Навроцкий Д.И.: Концентрация напряжений в сварных стыковых швах. Труды ЛПИ. Машгиз, 1956. no. 183. pp. 37-40.
[2] Кархин В.А., Копельман Л.А.: Концентрация напряжений в стыковых соединениях. Свароч. пр-во. 1976. no. 2. pp. 6-7.
[3] Кархин В.А., Ксенофонтов А.А.: Распределение напряжений в сварных стыковых соединениях при растяжении. Известия вузов. 1985. no. 2. pp. 136-138.
[4] Турмов Г.П.: Определение коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях. Автомат. Сварка. 1976. no.10. pp. 14-17.
[5] Березовский Б.М. Бакши О.А.: Коэффициент концентрации напряжений в стыковых сварных соединениях. Труды ЧПИ. Челябинск, 1981. no. 226. pp. 31-40.
[6] Cтаканов В.И. Костылев В.И., Рыбин Ю.К.: Концентрация напряжений в стыковых сварных соединениях. Автомат. Сварка. 1987. no. 11. pp. 19-23.
[7] Бельчук Г.А.: Сварные соединения в корпусных конструкциях. Л.: Судостроение, 1969. p. 128
[8] Макаров А.И.: Методика расчета коэффициента концентрации напряжений сварных стыковых швов. Свароч. пр-во. 1977. no. 4. pp. 5-7.
[9] Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. М.: Машиностроение, 1979. Т. 3. p. 567
[10] Шиманский Ю.А.: Проектирование прерывных связей судового корпуса. Л.: Судпромгиз, 1949. p. 164
[11] Пономарёв С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К., Макушин В.М., Малинин Н.Н., Феодосьев В.И.: Расчеты на прочность в машиностроении. Том 1. Теоретические основы и экспериментальные методы. Расчёты стержневых элементов конструкций при статической нагрузке. Москва, «Машгиз». 1956. p. 884
[12] Злочевский А.Б.: Экспериментальные методы в строительной механике. М.: Стройиздат. 1983. p. 192
[13] Петерсон Р.: Коэффициенты концентрации напряжений. Пер. с англ. М.: Мир. 1977. p. 302
[14] Труфяков В.И.: Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка, 1973. p. 216
[15] Kaziarsky I.: Fatigue aspects in aircraft welding design. Weld. Journ. 955. no. 5. pp. 47-51
[16] Гульняшкин В.Н., Перетятько В.Н., Ишков С.Д.: Исследование напряжений в стыковых соединениях методом фотоупругости. Автомат. Сварка. 1981. no. 8. pp. 11-15, 20.
[17] Kenyon N., Morrison W., Quarrel A.: The fatigue strength of welded joint in structural steels. Brit. Weld. J. 1966. 13, no. 3. pp. 123-137.
[18] Gurney T.R.: Fatigue of welded structures. Cambridge University Press, London, 1979. p. 456
[19] под ред. Труфякова В.И.: Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. Киев: Наукова думка, 1990. p. 256
[20] Рыбин Ю.И., Стаканов В.И., Костылев В.И. и др.: Исследование методом конечных элементов влияния геометри-ческих параметров швов тавровых и крестообразных сварных соединений на концентрацию напряжений. Автомат. Сварка. 1982. no. 5. pp. 16-20.
[21] Ильин А.В., Карзов Г.П., Леонов В.П. и др.: Методы расчета циклической прочности сварных соединений. Л.: ЛДНТП. 1983. p. 32
[22] Бакши О.А., Зайцев Н.Л., Шрон Л.Б.: Влияние геометрии угловых швов на коэффициент концентрации и градиенты напряжений в тавровых соединениях. Свароч. пр-во. 1982. no. 8. pp. 3-5.
[23] Nihai M., Sasaki E., Kanao M., Inagaki M.: Statistical analyses on fatigue strength of arc-welded joints using covered electrodes under various welding conditions with particular attention to their shape. Trans. Nat. Res. Inst. Metals. 1981. no. 2. pp. 21-33.
[24] Sakai K., Uemure T., Iino N.: A study on fatigue evaluation of A5083-O/A5183 stiffened plate structure. Doc. IIW XIII- 1098-83. pp. 20
[25] Кархин В.А., Ксенофонтов А.А.: Концентрация напряжений в сварных соединениях. Проблемы прочности. 1987. no. 7. pp. 96-98.
[26] Horikawa K., Okumura T.: Elastic and plastic stress distribution on base plates in the neighborhood of filled welds in lap joint. Doc. IIW XIII-615-71. p. 18
[27] под ред. Куркина С.А.: Проектирование сварных конструкций в машиностроении. М: Машиностроение, 1975. p. 376
[28] Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М.: Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. Руководство и справочное пособие. М.: Машиностроение. 1975. p. 488
[29] Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А.: Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций: Учеб. пособие. М.: Высшая школа. 1982. p. 272
[30] Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ-Г-002-86). Госатомэнергонадзор CCCP. М.: Энергоатомиздат, 1989. p. 525 (Правила и нормы в атомной энергетике).
[31] Махненко В.И., Мосенкис Р.Ю.: Расчет коэффициентов концентрации напряжений в сварных соединениях со стыковыми и угловыми швами. Автомат. сварка. 1985. no. 8. pp. 7-18.
[32] Terasaki T., Akiyama T., Yokohama N. et al.: Effect of factors in weld reinforcement of stress concentration factor. Journ. Jap. Weld Soc. 1982. no. 9. pp. 66-72.
[33] Heywood R.: Designing by photoelasticity. London: Charpman and Hall. 1952. p. 412
[34] Yoshida S., Inagaki N., Kanao M. et al.: Effect of size and frequency on fatigue properties of SM50B butt welded joint. Journ. Jap. Weld Soc. 1978. no. 9. pp. 5-10.
[35] Mitsui Y., Kurobane Y., Harada K., Konomi M.: Fatigue crack growth behaviors at the toe of fillet welded joints under plant bending load. Journ. Jap. Weld Soc. 1987. no. 3. pp. 58-65.
[36] Kawai S., Koibuchi K.: Effect of ground peened fatigue strength of welded joint under high mean stresses. Journ. Jap. Weld Soc., 1975. no. 7. pp. 62-69.
[37] Kawai S., Miyamoto I., Shiono T., Saikawa S.: Effect of finishes of weld toe on fatigue strength of welded high strength steels. Journ. Jap. Weld Soc., 1979. no. 9. pp. 44-51.
[38] Шрон Л.Б.: Исследование влияния геометрических размеров на концентрацию напряжений в тавровых и нахлесточных сварных соединениях и разработка методики ее расчетной оценки. Aвтореф. дис. канд. наук. Свердловск, 1983. p. 15
[39] Nishijima S., E. Takeuchi: Statistical fatigue properties of SM50A steel plates for welded structures. Trans. Nat. Res. Inst. Metals. 1979. 21. no. 2. pp 24-34.
[40] Nishida M.: Stress concentration. Tokio: Morikita and Co. 1967. p. 168
[41] Ohta S., Eguchi Y.: Fatigue strength of fillet welded joints in 80 kg/mm² high strength steel. Journ. Jap. Weld Soc. 1974. no. 4. pp. 19-28.
[42] Стаканов В.И., Костылев В.И., Рыбин Ю.И.: О расчёте коэффициента концентрации напряжений в стыковых сварных соединениях. Автомат. Сварка. 1987. no. 11. pp. 19-23.
[43] Кныш В.В., Клочков И.Н., Пашуля М.П., Мотрунич С.И.: Повышение сопротивления усталости тонколистовых сварных соединений алюминиевых сплавов высокочастотной проковкой. Автомат. Сварка. 2014. no. 5. pp. 22-29.
[44] Машин В.С., Пашуля М.П., Шонин В.А., Клочков И.Н.: Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в аргоне тонколистовых алюминиевых сплавов. Автомат. Сварка. 2010. no. 5. pp. 49-53.
[45] Iida K., Uemura T.: Stress concentration factor formulae widely used in Japan. Fatigue Fraсt. Eng. Mater. Struct. 1996, vol. 19, no. 6, pp. 779-786.
[46] Ushirokawa O., Nakayama E.: Stress Concentration Factor at Welded Joints. 1983. Ishikawajima-Harima Gihou (Technical Report). 23(4).
[47] Tsuji I.: Estimation of stress concentration factor at weld toe of non-load carrying fillet welded joints. West Jpn. Soc. of Naval Arch. 1990. 80. pp. 241-251.
[48] Kaufmann P.: Ermüdungsverhalten von Stumpfnähten. Schweißtechnik. 20 (1970). no. 1. pp. 38-41.
[49] Sohn M., Fehr H.P.: Einfluss der Nahtform auf das Zähigkeitsverhalten von Schweißverbindungen. Schweißtechnik. 19 (1969). no. 3. pp. 131-134.
[50] Richter E., Cottin D.: Einfluss der äußeren Nahtform auf die Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen. Schweißtechnik. 19 (1969). no. 7. pp. 320-322.
[51] Neuber H.: Kerbspannungslehre: Theorie der Spannungskonzentration Genaue Berechnung der Festigkeit. Vierte Verlag – Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001. p. 326 (Klassiker der Technik).
[52] Кархин В.А., Костылев В.И., Стаканов В.И.: Влияние геометрических параметров стыковых, тавровых и крестовых соединений на коэффициент концентрации напряжений. Автомат. Сварка. 1988. no. 3. pp. 6-11.
[53] Шонин В.А., Якубовский В.В., Игнатьев В.Г.: Сопротивление малоцикловой усталости сварных соединений панелей из сплава 1915T. Автомат. Сварка. 1991. no. 1. pp. 22-25.
[54] Аснис А.Е., Иващенко Г.А., Андерсон Я.Е.: Влияние радиуса сопряжения шва с основным металлом на сопротитвление усталости сварных соединений. Автомат. Сварка. 982. no. 4. pp. 48-51.

Uwagi

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 52-56.

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-01570c1b-da39-4758-86c9-cfebcdccd819