характера передачи силового
потока. Каждая из групп отличается от другой своим уровнем допускаемого
напряжения (предела вьшосливости). Между тем в литературе имеется
весьма много публикаций, в которых показана существенная роль размеров
элементов сварного соединения (ширины, толщины металла, катета шва) на
уровень концентрации напряжений даже в пределах одной группы соединений.
Эта концентрация в инженерных методах расчета до наших работ никак не
учитывалась.
Сопоставление методов расчета на
выносливость деталей с конечными радиусами перехода в концентраторах
и с трещиноподобньгми концентраторами показывает их принципиальные
отличия. При уменьшении радиуса надреза увеличивается расхождение
между теоретическим и эффективным коэффициентами концентрации напряжений
и, при радиусах менее 1 мм, методы сопротивления материалов становятся
непригодными для расчетов на выносливость. Что касается методов линейной
механики разрушения, то они привязаны к определенному виду сингулярности у
вершины трещины и, в свою очередь, непригодны для нетрещиноподобных
концентраторов.
Существует третий вид
концентраторов напряжений в виде V-образных вырезов о радиусом при
вершине, близким к нулю, и характером сингулярности поля деформаций и
напряжений, зависящим от угла при вершине концентратора. Этот случай,
весьма распространенный в сварных соединениях, не охватывается ни
одним из двух известных методов расчета. Единый подход к расчету на
выносливость элементов с концентраторами различной остроты может быть
выработан на основе двух основных положений.
1. Использование в качестве характеристики
материала локального предела выносливости — среднего напряжения в
локальной области, соответствующего страгиванию усталостной трещины от
концентратора.
2. Учет статистической природы усталостного
разрушения на основе теории подобия [116], согласно которой число циклов
до страгивания трещины зависит не только от уровня напряжений у
концентратора, но и от объема высоконапряженной зоны, в каждой точке
которой возможно возникновение трещины.
Как будет показано ниже, с учетом
этих двух положений может быть установлена связь пределов вьшосливости
сварных соединений как с пределом вьшосливости для гладких образцов
оЛ, так и с пороговыми значениями интенсивности напряжений
КЛ, при которых происходит возникновение усталостного
разрушения от трещиноподобного концентратора.
Практическая реализация такого
подхода опирается на использование понятия локальной концентрации
напряжений и понятия локального разрушающего напряжения аш как меры
выносливости металла при переменных нагрузках в зонах высокой концентрации
напряжений,
