Таблица 5.1. Выносливость* соединений при различных напряженных состояниях [355]

* Минус — снижение, плюс — носливости.

** — характеристика цикла.

повышение предела вы-

ний с концентраторами напряжений обусловлено их концентрацией у технологических дефектов сварки [359], которая может создавать местный наклеп, усиливающий реакцию металла на остаточные напряжения; кроме того, снятие их при нагружении соединений с концентраторами более затруднено по сравнению с изделиями без таковых. Последнее обстоятельство особенно существенно, поскольку остаточные напряжения могут сохраняться после нагружения изделия до предела выносливости и даже выше. Влияние этих напряжений на выносливость сварных соединений существенно зависит также от напряженного состояния, создаваемого внешней нагрузкой, характеристики цикла, состояния металла (хрупкое или вязкое) [352, 358]. В сочетании с перечисленными факторами оно весьма значительно, а в ряде случаев является определяющим, в особенности при сравнительно низких рабочих напряжениях и сложном напряженном состоянии.

Сравнительные данные о раздельном влиянии некоторых факторов на выносливость при одно- и двухосном напряженном состоянии крупномасштабных образцов из стали 10Г2С1 (ат = 380 МПа, о„= 530 МПа) размером 400 х 800 х 20 мм приведены в табл. 5.1 [352]. В этих образцах концентрация напряжений и остаточные напряжения создавались наложением пересекающихся швов. Из табл. 5.1 видно, что при плоском напряженном состоянии, когда главные значения напряжения имеют разные знаки, влияние остаточных напряжений проявляется сильнее, чем при одноосных напряжениях, причем оно заметно больше для симметричного цикла нагружения.

Выносливость сварных соединений обычно значительно ниже выносливости основного металла. Например, пределы выносливости необработанных сварных стыковых соединений с усилением составляют около половины, а нахлесточных — от 1/4 до 1/6 предела выносливости основного металла [352, 360]. Это связано с влиянием концентрации напряжений и деформаций, обусловленной геометрической формой и технологическими дефектами сварного шва, а также остаточными напряжениями. Влияние на сопротивление усталости сварных соединений остаточных напряжений самих по себе в отсутствие концентраторов было бы малозначительным [360, 361] и сводилось бы к влиянию изменения свойств металла ОШЗ в результате термодеформационного цикла сварки. Однако поверхностные концентраторы имеются почти всегда, что резко увеличивает роль остаточных напряжений.

Отрицательное влияние остаточных напряжений на работоспособность сварных соединений зависит от характеристики цикла и усиливается при