Влияние рассеяния свойств металла и размеров на прочность

В результате определения механических характеристик металла при ис­пытании партии одинаковых образцов (например s_В), полученные значения, как правило, не совпадают, т.е. имеет место так называемое рассеяние свойств. Графически это можно представить так, как изображено на рисунке 5.8, где s_В- номинальное значение при испытании каждого образца; n - частота появления каждого значения.

Рисунок 5.8 – Рассеяние прочностных свойств

В подавляющем большинстве случаев рассеяние механических свойств имеет характер нормального (Гауссового) распределения.

В качестве нормируемых параметров, которые описывают нормальный закон распределения, используются средние значения и среднее квадратическое отклонение S или дисперсия s = S².

;

где - среднее значение, S– среднеквадратичное отклонение.

Рассмотрим распределение s_В основного металла и s’_В сварного соеди­нения (рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 – К определению коэффициента неравнопрочности

При доверительной вероятности р=99,73% (обычно принято) разброс значений s_ВН составит ±3S, т.е. где s_ВН - норматив.

Для примера: в справочниках разброс механических свойств принимают с учетом ±3S, и для Ст 3 значение величины временного сопротивления соста­вит: s_ВН =41 МПа.

Для сварных соединений следует принимать:

Отсюда коэффициент неравнопрочности:

Сказанное относится и к другим характеристикам и размерам сварных швов.

Часто прочность сварного соединения оценивается максимальной на­грузкой (N_max), которую выдерживает соединение, и необходимо иметь в виду, что общее рассеяние N_max связано как со свойствами ( ±3S' или ±3S'), так и с рассеянием площади сечения F±3S_F, т.е. ±3S_N.

Вероятностные методы находят применение при оценке надежности кон­струкции.

Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохра­няя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуе­мого промежутка времени и требуемой наработки (количество циклов нагруз­ки). Другими словами надежность - это доверительная вероятность невыхода изделий или конструкции из строя. Если р=95%, то гарантируется, что из 100 изделий за заданный промежуток времени выйдут из строя не более 5 изделий.

Пути сближения расчетной и конструкционной

Прочности

Сближение расчетной и конструктивной прочности может быть обеспе­чено в совокупности следующими путями:

а) правильный выбор предельных состояний, по которым производится определение прочности;

б) в пределах каждого предельного состояния выбор таких показателей, которые наилучшим образом подходят для количественного определения прочности;

в) применение такого аппарата теории, который бы позволял вычислить прочность или вероятность неразрушаемости на основе использования про­стейших характеристик металла;

г) учет дополнительных факторов, которые в используемом расчетном методе не являются основными.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ