Development of Methods for the Assessment of Stresses in Welded Structure Elements. Part 2. The Latest Methods

Tkach, P. N.; Moltasov, A. W.

doi:10.17729/ebis.2017.5/14

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Development of Methods for the Assessment of Stresses in Welded Structure Elements. Part 2. The Latest Methods

Autorzy

Tkach P. N. , Moltasov A. W.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2017.5/14

Warianty tytułu

Rozwój metod oceny stanu napręże¬nia w elementach konstrukcji spawanych. Cześć 2. Metody najnowsze

Języki publikacji

Abstrakty

Disadvantages of traditional methods for the determination of stresses in stress concentration zones of welded joints discussed in the first part of this overview required to be classified and inspired the development of technologically advanced solutions. The article contains an overview of works concerned with methods and approaches to the determination of maximum local stresses present in the above-named stress concentration zones. The article provides classification of methods in accordance with international documents and regulations, presents advantages and disadvantages of existing assessment methods concerning near-weld stresses as well as discusses further research trends.

Wady tradycyjnych metod określania stanu naprężenia w strefach koncentracji naprężeń złączy spawanych, omówione w pierwszej części tego przeglądu, uwarunkowały konieczność ich systematyzacji, a także rozwoju nowoczesnych technik, dlatego w tym artykule przedstawiono przegląd prac poświeconych metodom i podejściom do określania maksymalnych naprężeń lokalnych działających w tych strefach. Przytoczono klasyfikację metod zgodnie z międzynarodowymi dokumentami i przepisami. Przedstawiono zalety i wady istniejących współczesnych metod oceny stanu naprężenia w pobliżu spoin i aktualne kierunki dalszych badań w tym zakresie.

Słowa kluczowe

welded joints weld geometry stresses concentration of stresses computational methods

konstrukcje spawane geometria spoiny koncentracja naprężeń metody obliczeniowe

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny

Czasopismo

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

Rocznik

2017

Tom

Vol. 61, No. 5

Strony

123--133

Opis fizyczny

Bibliogr. 59 poz.

Twórcy

autor

Tkach P. N.

Paton Electric Welding Institute of National Academy of Sciences of Ukraine, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

autor

Moltasov A. W.

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

Bibliografia

[1] Niemi E.: Stress determination for fatigue analysis of welded components. Doc. IIS/IIW-1221-93. Abington Publishing. Cambridge, UK, 1995. http://dx.doi.org/10.1016/b978-1-85573-213-1.50003-3
[2] Fricke W., Paetzold H.: Fatigue strength assessment of scallops —an example for the application of nominal and local stress approaches. Marine structures. 1995, no. 8, pp. 423-447. http://dx.doi.org/10.1016/0951-8339(94)00029-r
[3] Kaufmann P.: Ermüdungsverhalten von Stumpfnähten. Schweißtechnik. 1970, vol. 20, no. 1, pp. 38-41.
[4] Chang E., Dover W.D.: Stress concentration factor parametric equations for tubular X and DT joints. International Journal of Fatigue, 1996, vol. 18, no. 6, pp. 363-387. http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(96)00017-5
[5] Morgan M.R., Lee M.M.K.: New parametric equations for stress concentration factors in tubular K-joints under balanced axial loading. Int. J. Fatigue. 1997, vol. 19, no. 4, pp. 309-317. http://dx.doi.org/10.1016/s0142-1123(96)00081-3
[6] Lee M.M.K.: Estimation of stress concentrations in single-sided welds in offshore tubular joints. Int. J. Fatigue. 1999, vol. 21. pp. 895-908. http://dx.doi.org/10.1016/s0142-1123(99)00083-3
[7] Morgan M.R., Lee M.M.K.: Prediction of stress concentrations and degrees of bending in axially loaded tubular K-joints. Journal of Constructional Steel Research. 1998, vol. 45, no. 1, pp. 67-97. http://dx.doi.org/10.1016/s0143-974x(97)00059-x
[8] Karamanos S.A. Romeijn A., Wardenier J.: Stress concentrations in multi-planar welded CHS XX-connections. Journal of Constructional Steel Research, 1999, vol. 50. pp. 259-282. http://dx.doi.org/10.1016/s0143-974x(98)00244-2
[9] Rodriguez J.E., Brennan F.P., Dover W.D.: Minimization of stress concentration factors in fatigue crack repairs. International Journal of Fatigue, 1998, vol. 20, no. 10, pp. 719-725. http://dx.doi.org/10.1016/s0142-1123(98)00039-5
[10] Guha B.: Effect of specimen geometry on fatigue of welded joints. Engineering Fracture Mechanics. 1993, vol. 46, no. 1, pp. 35-39. http://dx.doi.org/10.1016/0013-7944(93)90302-9
[11] Janosch J.J., Debiez S.: An aid for defining the fillet weld geometry in symmetrically welded assemblies subject to fatigue loads. Welding in the World. 1994, 33 (5), pp. 370-381. http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(96)81232-1
[12] Janosch J.J., Debiez S., Van D.: Local approach for defining an aid for the design department for optimizing the geometry of fatigue loaded fillet welds. Weld. World. 1996, 37 (2), pp. 58-71. http://dx.doi.org/10.1016/s0142-1123(97)82551-0
[13] Ferreira J.M., Branco C.M.: Influence of fillet weld joint geometry on fatigue crack growth. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 1991, 15, pp. 131-142. http://dx.doi.org/10.1016/0167-8442(91)90012-9
[14] Pang H.L.J.: Analysis of weld toe profiles and weld toe cracks. International Journal of Fatigue, 1993, 15. no. 1. pp. 31-36. http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(93)90074-z
[15] Pang H.L.J.: Analysis of weld toe radius effects on fatigue weld toe cracks. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 1994, 58, pp. 171-177. http://dx.doi.org/10.1016/0308-0161(94)90080-9
[16] Nguyen T.N., Wahab M.A.: A mathematical model to predict geometry magnification factor for stress intensity factor of butt welded joints. Proc. Conf. Advanced Joining Technologies for New Materials. 11, Cocoa Beach, Florida, United States, 2-4 March 1994, pp. 142-154. http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(95)98251-w
[17] Nguyen T.N., Wahab M.A.: A theoretical study of the effect of weld geometry parameters on fatigue crack propagation life. Engineering Fracture Mechanics. 1995, vol. 51. no. 1, pp. 1-18. http://dx.doi.org/10.1016/0013-7944(94)00241-9
[18] Nguyen T.N., Wahab M.A.: The effect of residual stresses and weld geometry on the improvement of fatigue life. Journal of Materials Processing Technology. 1995, 48, pp. 581–588. http://dx.doi.org/10.1016/0924-0136(94)01697-y
[19] Лобанов Л.М., Кирьян В.И., Кныш В.В.: Повышение ресурса сварных металло-конструкций высокочастотной механи-ческой проковкой. Физико-химическая механика материалов. 2006, no. 1, pp. 56-61.
[20] Nguyen T.N., Wahab M.A.: The effect of weld geometry and residual stresses on the fatigue of welded joints under combined loading. Journal of Materials Processing Technology. 1998, 77, pp. 201–208. http://dx.doi.org/10.1016/s0924-0136(97)00418-4
[21] Shen W.: Effects of residual stress, weld toe notch and weld defects on fatigue of welded structures. Diss. Abstr. Int. Sept. 1992, 53 (3), p. 232 http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(93)90519-v
[22] El-Batahgy A.M.: Influence of HAZ microstructure and stress concentration on fatigue strength of welded structural steel. Materials Letters. 1994, 21, pp. 415-423. http://dx.doi.org/10.1016/0167-577x(94)90252-6
[23] Radaj D.: Fatigue notch factor of gaps in welded joints reconsidered. Engineering Fracture Mechanics. 1997, vol. 57, no. 4, pp. 405-407. http://dx.doi.org/10.1016/s0013-7944(97)00022-2
[24] Radaj D.: Review of fatigue strength assessment of nonwelded and welded structures based on local parameters. International Journal of Fatigue, 1996, vol. 18, no. 3, pp. 153-170. http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(95)00117-4
[25] Maddox S.J.: Key developments in the fatigue design of welded constructions. 2003, IIW Portvin Lecture, pp. 7-40.
[26] Шрон Р.З., Гецфрид Э.И. и др.: Длительная прочность тройниковых сварных соединений трубопроводов. Проблемы прочности. 1992, no. 2, pp. 40-45.
[27] Костылев В.И., Марголин Б.З.: Осо-бенности деформирования и разрушения сварных соединений при импульсном нагружении. Проблемы прочности. 1993, no. 2, pp. 40-45.
[28] Бельчук Г.А., Матовский К. М. и др.: Сварка судовых конструкций. Судостроение. 1971, p. 462
[29] Михеев П.П., Войтенко О.В.: Роль уменьшения концентрации напряжений при высокочастотной проковке в повы-шении сопротивления усталости свар-ных соединений. Автоматическая сварка. 2001, no. 11, pp. 53-55.
[30] Nishida M.: Stress concentration. Tokio: Morikita and Co. 1967, p. 168
[31] Белокуров В.Н., Павловский В.Э. и др.: Расчетно-экспериментальное иссле-дование долговечности сварных труб-чатых соединений на основе метода локального моделирования. Проблемы прочности. 1994, no. 6, pp. 18-23.
[32] Горынин И.В., Ильин А.В., Леонов В.П., Малышевский В.А.: Конструктив-но-технологическая прочность сварных соединений морских конструкций. Ав-томатическая сварка. 2000, no. 9-10, pp. 28-36.
[33] Горынин И.В., Ильин А.В. и др.: Рас-четное определение долговечности сварных соединений с учетом влияния технологических факторов. Судостр. пром-сть. Сер. Материаловедение. Сварка. 1990, Вып. 10, pp. 3-14.
[34] Ильин А.В., Г.П. Карзов и др.: Осо-бенности использования деформацион-ного критерия разрушения при оценке долговечности сварных соединений. Вопр. судостроения. Сер. Сварка. 1983, Вып. 36, pp. 40-46.
[35] Hobbacher A.: Recommendations for fatigue design of welded joints and components. IIW XIII-1965-03, July 2004, p. 146.http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-23757-2
[36] Мэддокс С. Дж.: Совершенствование правил расчета на усталость сварных конструкций. Автоматическая сварка. 2003, no. 10-11, pp. 97-104.
[37] Заверюха Г.Г., Кожевников В.Ф.: Иссле-дование влияния градиента напряжений по толщине плоского образца на цикли-ческую долговечность. Проблемы проч-ности. 1992, no. 2, pp. 91-94.
[38] Fricke W.: Fatigue analysis of welded joints: state of development. Review. Marine Structures. 2003, no. 16, pp. 185-200.http://dx.doi.org/10.1016/s0951-8339(02)00075-8
[39] Radaj D., Sonsino C.M., Fricke W.: Fatigue assessment of welded joints by local approaches. 2ⁿd edit. 2006, Cambridge: Woodhead Publishing, p. 639. http://dx.doi.org/10.1533/9781845691882.1
[40] Хоббахер А.Ф.: Расчет на усталость сварных конструкций по напряжениям в зоне концентратора. Автоматическая сварка. 2003, no. 10-11, pp. 122-126.
[41] Hobbacher A.F.: The new IIW recommendations for fatigue assessment of welded joints and components – A comprehensive code recently updated. International Journal of Fatigue, 2009, no. 31, pp. 50-58. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2008.04.002
[42] Ермолаев Г.В., Мартыненко В.А., Марунич И.В.: Влияние размеров выпу-клости шва на напряжённое состояние стыкового соединения при растяжении. Автомат. сварка. 2014, no. 8, pp. 28-34.
[43] Цумарев Ю.А.: Влияние асимметрии односторонних стыковых швов на рас-пределение напряжений в сварном соеди-нении. Сварка и диагностика. 2010, no. 5, pp. 24-27.
[44] Цумарев Ю.А.: Влияние внецентренно-го растяжения на напряженное состояние стыкового сварного соединения. Свароч-ное производство. 2010, no. 6, pp. 6-10.
[45] Молтасов А.В.: Применение метода неплоских сечений к определению напряжений в зонах концентрации, вызванной усилением стыкового сварного соединения. Проблемы прочности. 2013, no.1, pp. 159-167.
[46] Верховский А.В.: Гипотеза ломаных сечений и её применение к расчёту стержней сложной конфигурации. Известия Томского политехнического института. 1947, т. 61, no. 1, pp. 3 – 46.
[47] Навроцкий Д.И.: Концентрация напряжений в сварных стыковых швах. Труды ЛПИ. Машгиз, 1956, no. 183, pp. 37-40.
[48] Кархин В.А., Ксенофонтов А.А.: Распределение напряжений в сварных сты ых соединениях при растяжении. Известия вузов. 1985, no. 2, pp. 136-138.
[49] 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.
[50] Молтасов А.В., Клочков И.Н., Кныш В.В.: Инженерный метод расчёта коэффициента концентрации напряжений в нахлёсточном сварном соединении при растяжении и изгибе. Вісник НУТУ «КПІ». Серія машинобудування. 2013, no. 3 (69), pp. 150-157.
[51] Gurney T.R.: Fatigue of welded structures. 1979. London: Cambridge University Press. p. 456 http://dx.doi.org/10.1016/0142-1123(80)90016-x
[52] Chattopadhyay A., Glinka G., El-Zein M., Qian J., Formas R.: Stress analysis and fatigue of welded structures. Welding in the World, 2011, vol. 55. no. 7-8, pp. 2-21. http://dx.doi.org/10.1007/bf03321303
[53] Goyal R., El-Zein M., Glinka G.: A robust stress analysis method for fatigue life prediction of welded structures. Welding in the World. 2016, vol. 60, pp. 299-314. http://dx.doi.org/10.1007/s40194-016-0295-y
[54] Кирьян В.И., Дворецкий В.И., Мальгин М.Г.: Расчёт локальных напряжений в зонах сварных соединений крупногабаритных пространственных конструкций. Автомат. сварка. 2012, no. 4, pp. 3-7.
[55] Шимановский А.О., Путято А.В.: Применение метода конечных элементов в решении задач прикладной механики. 2008, Гомель: БелГУТ., p. 61
[56] Городецкий А.С., Езеров И.Д.: Компьютерные модели конструкций. 2007, К.: Факт. p. 394
[57] Стрелец-Стрелецкий Е.Б., Боговис В.Е., Гензеровский Ю.В. и др.: ЛИРА 9.4. Руководство пользователя. Основы. Учебное пособие. 2008, Киев: Изд. Факт., p. 164
[58] Перельмутер А.В.: Беседы о строительной механике. 2014, М: Издательство SCAD Soft., p. 250
[59] 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.

Uwagi

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

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 98-103.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-5e54a166-9701-47ab-a065-18a28cb25188