Трещиностойкость конструкций при однократном нагружении

Здесь, как и ранее, термин «однократное нагружение» использован в том смысле, что рассматриваемый процесс повреждения происходит за одно нагружение. При этом за срок службы это будет одно из множества нагружений, отличающееся от остальных наиболее неблагоприятным сочетанием нагрузок или условий нагружения.

Условие того, что при однократном нагружении трещи­на не будет развиваться, запишется в СРПС как

(11.8)

Где

(11.9)

— максимальное значение КИН, вычисленное по напря­жениям , которые определяются по нагрузкам II расчетного случая в СРПС с учетом коэффициентов перегруз­ки; К_с — критическое значение КИН, зависящее от свойств материала, толщиныэлемента, в котором развивается тре­щина,итемпературы; — коэффициент,указанный

Рис. 11.5. Примеры узлов с трещинами, распространяющимися по основному металлу (а—в) и вдоль сварного соединения (г, д)

в табл. 1.3, причем незначительными следует считать по­следствия возникновения трещины в статически неопреде­лимой конструкции, которая не теряет несущую способ­ность в случае разрушения рассчитываемого элемента; — коэффициент надежности методики расчета. Если раз­витие трещины происходит по основному металлу конст­рукции, то рекомендуется принимать (рис. 11.5, а—в), если же трещина проходит по шву или околошовной зоне, то (рис. 11.5, г, д). При этом большие значения следует принимать в том случае, если определено МКЭ, а К_с — на основании резуль­татов эксперимента. При использовании приближенных подходов следует брать минимальные значения коэффициента.

Продвижение трещины может происходить хрупко или с развитием значительных пластических деформаций. Хрупкое разрушение более опасно. Хрупкому развитию способствуют снижение вязкости стали при низких темпе­ратурах, высокая скорость нагружения и объемное напря­женное состояние, которое создается при большой толщи­не элементов.

Критическое значение КИН К_с определяют путем испы­таний образцов с трещиной на растяжение или изгиб. Пес­симистическую оценку К_с для элементов конструкций из прокатных отечественных сталей в интервале температур Т_э = -65...+20 °С можно выполнить по приближенной эм­пирической зависимости [2]

Характеристики трещиностойкости Сталь с СтЗкп 0,009 СтЗпс 0,006 СтЗсп 0,005 10Г2С1 0,003 09Г2С 0,003 14Г2АФ* 0,002 10ХСНД 0,002

* Прокат после термообработки.

(11.10)

где Т_э — температура эксплуатации конструкции; с — коэффициент, зависящий от свойств материала; — кри­тическое значение КИН, найденное при температуре Т₀ = +20 °С на образце толщиной t_B= 20 мм (табл. 11.1); t— толщина элемента конструкции с трещиной.

Старение стали, длительное воздействие высоких тем­ператур или коррозионной среды, а также пластические деформации приводят к снижениюК *.