автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Влияние конструктивно-технологических особенностей стыковых сварных соединений на их деформационную способность при двухосном растяжении

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

ВОЛКОВ Юрий Игоревич

Влияние конструктивно-технологических особенностей стыковых сварных соединений на их деформационную способность при двухосном растяжении

Специальность 05.03.06. - Технология и машины сварочного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург - 1994 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Л.А.Копельман

Официальные оппоненты д.т.н., проф. Руссо В.Л.

к.т.н. Ланин A.A.

Ведущее предприятие ЛенНИИхиммаш

Защита состоится "$." . .. 1994 г. в часов

на заседании специализированного совета Д.063.38.17 Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета по адресу: I9525I, С.-Петербург, Политехническая ул. 29, химический корпус

С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " о.I 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета,

доктор технических наук В.А.Кархин

Общие сведения

Актуальность работы. Среди работ прочностного направления в области сварки основное внимание уделяется вопросам уточнения расчета прочностных характеристик сварных соединений (СС), а так же вопросам обеспечения их требуемого уровня. Исследованиям пластических характеристик уделяется весьма мало внимания. Между тем, именно способность СС к существенным пластическим деформациям (ПД) предотвращает хрупкие разрушения сварных конструкций. Гарантированная пластичность заданного уровня требуется от СС, подвергаемых последующей штамповке, вальцовке, например, при изготовлении днищ сосудов давления. Особенно остро стоят вопросы пластичности СС при новом, находящем сейчас все более широкое распространение, процессе изготовления шаровых сосудов, их гидроформовке. Исследованиям работоспособности СС из стали 12Х18Н10Т при этом процессе посвящена предлагаемая работа, хотя ее теоретические результаты и. • разработанные методы могут быть использованы и во всех других случаях, когда необходимо гарантировать заданную пластичность СС при больших ПД в вершинах возможных дефектов.

Целью работы является разработка методов анализа деформируемости СС, работающих в условиях двухосного растяжения при больших ПД.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

- исследовать механические характеристики СС из стали 12Х18Н10Т, полученных различными способами сварки;

- разработать и изготовить установку для экспериментального моделирования двухосного растяжения СС;

- экспериментально исследовать закономерности деформирования СС в условиях двухосного растяжения и определить граничные условия (ГУ) для математического моделирования (ММ) на ЭВМ;

- разработать алгоритмы и программы, позволяющие осуществить № деформирования СС при их двухосном растяжении;

исследовать влияние на деформируемость и прочность СС основных факторов; величины усиления, конфигурации дефекта в корне шва и механическую неоднородность металла шва (МШ), зоны термического влияния (ЗТВ) и основного металла (ОМ);

- численно, при помощи метода конечных элементов (МКЭ), исследовать напряженно-деформированное состояние (НДС) замыкающего кольцевого шва в случае гидроформовки шарового сосуда (ГФШС);

- разработать расчетные зависимости, основанные на критериальной оценке ВДС по критическим деформациям, позволяющие прогнозировать деформационную способность СС.

Научная новизна. Выявлены основные закономерности деформирования СС аустенитной стали 12Х18Н10Т, в зависимости от: геометрических размеров шва, неоднородности механических свойств МШ, ЗТВ и ОМ; размеров и плотности распределения неметаллических включений (НВ) в МШ, в условиях двухосного растяжения при больших ВД.

Установлено оптимальное соотношение механических свойств МШ и ОМ при деформировании СС с дефектами в корне шва. Выведены зависимости, позволяющие определять деформационную способность и прочность СС при больших ПД в условиях двухосного растяжения. Разработаны алгоритмы и программы, позволяющие быстро и с высокой точностью, МКЭ, в условиях больших градиентов напряжений и деформаций в аппроксимируемой конечными элементами (КЗ) области, определять ВДС СС, работающих в условиях двухосного растяжения при больших ПД.

Практическая ценность работы. На основании полученных зависимостей разработана расчетная методика, позволяющая прогнозировать деформационную способность СС, работающих при больших ПД. Определены условия при которых возможно достижение максимальной прочности и деформационной способности СС из аустенитной стали 12Х18Н10Т, работающих в условиях двухосного растяжения.

Установлено, что прочность и деформационная способность СС, имеющего дефект в виде непровара или несплавления, можно существенно повысить, используя сварочную проволоку, при сварке которой полученный МШ, в процессе пластического деформирования, упрочняется интенсивнее, чем ОМ .

Выявлено, что увеличение высоты усиления с 0.1 толщины до 0.4 толщины, при всех прочих равных условиях, отрицательно сказывается на деформационной способности СС, уменьшая ее на 15-30%.

В результате проведеннного теоретического анализа установлено, что степень влияния размеров и плотности распределения НВ на показатели прочности и деформационной способности СС из аустенитных

сталей может составлять, при всех прочих равных условиях, 10-15% от общего вклада всех неблагоприятных факторов.

Определены относительные величины максимально допустимых размеров дефектов (непровар, несплавление) в корне замыкающего кольцевого шва ГФШС, при условии выполнения требований по величине усиления и отношению механических свойств МШ и ОМ.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции "Достижения инженеров и ученых Ленинграда в области сварочного производства за 1990 г." (21-23.05.90, ДДНТП, Ленинград); на семинаре кафедры "Оборудование и технология сварочного производства" СПГТУ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в трех публикациях.

Об'ем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, приложения и содержит 1 ТО страниц, в том числе 10 таблиц, 42 рисунка. Список литературы содержит 108 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, изложено основное содержание работы по главам.

В первой главе проведен анализ современных методов определения деформационной способности и прочности СС.

Определен наиболее эффективный способ экспериментальных исследований деформируемости СС при двухосном растяжении: выдавливание пластины со сварным швом через круглую матрицу гидростатическим давлением.

Проведен анализ современных методов расчета НДС СС, работающих при больших ПД. Установлено, что основная доля расчетных методик базируется на использовании численных методов, при этом одной из основных проблем является нахождение ГУ.

Установлено, что в качестве критериальных зависимостей разрушения пластичных сталей целесообразно использовать локальные критерии разрушения. Так же показано, что применение методов механики разрушения ограничено полномасштабной текучестью материала и интенсивностью релаксационных процессов в вершине дефек-

та при деформировании. Показано, что для исследования деформационной способности и прочности СС наиболее эффективно применять расчетно-экспериментальную методику, когда результаты эксперимента используются при ММ.

Во второй главе представлены результаты исследований механических характеристик, химического состава и структуры СС из стали 12Х18Н10Т, полученных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (АРДС) и автоматической сваркой под слоем флюса (¿ДФ), с использованием двух марок присадочных проволок 04X19Н9 и 05Х20Н9ФБС.

На шлифах были определены размеры и плотность распределения HB в МШ, ЗТВ и в ОМ. Установлено, что максимальный размер HB имеют в МШ соединения, выполненного АДФ Dh6=5-8 мкм при самой высокой плотности распределения /н6=0.0б0 n/mm? Минимальные размеры HB наблюдаются в ОМ 1)нв=1 -2 мкм при наименьшей плотности их распределения fnS=0.021 n/mm3 . Наибольшая неравномерность HB была выявлена в швах, выполненных АДФ; плотность распределения колеблется от /н6=0.035 до /нв=0.084 п/ш3.

При микрохимическом исследовании зон СС (сканирование по линии от центра шва в ОМ) значительных отклонений количественного состава основных химических элементов не обнаружено.

Исследована неоднородность распределения микротвердости в направлении от центра шва в ОМ. По результатам анализа микротвердости для более детального изучения механических свойств были выбраны СС, полученные АРДС, с присадочной проволокой 05Х20Н9ФБС, в которых наблюдается наиболее ярко выраженная неоднородность механических свойств. fia машине для микромеханических испытаний, на растяжение были испытаны 25 микрообразцов с диаметром рабочей части 1.4- мм и длиной 7.2 мм, вырезанных из зон СС стали 12X18Н1 ОТ, полученного с применением присадочной проволоки 05Х20Н9ФВС.

Определены следующие механические характеристики: условный предел текучести oq , предел прочности ав, относительное удлинение ô , относительное сужение <р , критические деформации ек , критические напряжения ак и коэффициенты уравнения кривой упрочнения -Сип, аппроксимированной зависимостью Осгуда-Ромберга:

, о .п

с * "о" 717

о . 2

где sP - интенсивность эквивалентных пластических деформаций Установлено, что а МШ на 20-25% выше, нежели в ОМ и в ЗТВ,

о . 2

и составляет в среднем 500-520 МПа. ов практически одинаковый для ЗТВ и ОМ - Т20 МПа и несколько меньше для МШ - 690 МПа. ср и fis для ОМ составляют 70 % и 53 %, соответственно. Для ЗТВ и МШ эти значения на 12-15% меньше и составляют 60-65% и 47-50%.

Значения предельных параметров для рассматриваемых участков СО; s„ и ог, имеют наибольшее значение для ОМ 1.2

к к

и 1150 МПа соответственно. Наименьшие значения этих параметров были получены для МШ е =0.88 и о=940 МПа. Для ЗТВ эти величины

к к

лежат в промежутке между значениями, полученными для- МШ и ОМ £ =1.05 и ок=1025 МПа. Полученные значения коэффициентов уравнения кривой Си п, свидетельствуют о том, что МШ упрочняется в процессе деформирования интенсивнее, нежели металл ЗТВ и ОМ. Коэффициенты гс (обратная величина степени упрочнения в уравнении Холломона) для этих зон соответственно составляют: 3.5, 4.5 и 4.0. Результаты исследований механических свойств ОМ, ЗТВ и МШ представлены на рис.1.

В третьей главе приводятся результаты исследований деформируемости СС с дефектами в корне шва из стали 12Х18Н10Т при двухоснсм растяжения.

Для проведения исследований была спроектирована и изготовлена установка для двухосного растяжения, состоящая их двух частей: механической и измерительно-вычислительного комплекса на базе микро-ЗВМ. Механическая часть представляет собой аналог установок, созданных в МВТУ и в РИСХМЕ, в которых листовой образец выдавливается внутренним давлением через круглую матрицу, но существенно дешевле и компактнее, так как в ее конструкции нет устройств компенсирующих давление рабочей жидкости. Для предотвращения вытягивания образца по его контуру приваривалась проволока диаметром 4 мм, которая заходит в паз верхнего прижимного кольца. Диаметр рабочей части установки 350 мм при максимальной расчетной толщине испытываемого металла 8 мм.

Измерительно-вычислительная часть установки состоит из микро-ЭВМ ДЗ-28, тензоусилителей "Топаз-3-02", аналого-цифрового преобразователя Ф777-1, электронного коммутатора, фильтра и датчиков: давления, прогиба и перемещения участка шва.

Программно реализованы два типа сортировок, используемых

б

Механические свойства сварного соединения стали из 12Х18Н10Т полученного АРДС с применением присадочной проволоки СВ-05Х20Н9ФБС

50$К

450 400

I

а- 4*=/{е)

ш - 8,=£(е) и-г=/(е)

70 60 50 40 50 20 Ю

го 6

Рис Л

т

для фильтрации числовой информации (после преобразования в АЦП), что позволяет сначала отбросить все сбойные сигналы, возникающие при работе АЦП и коммутатора, а после этого все сигналы вышедшие за пределы доверительного интервала значений, определенного как отклонение на 5% от среднего значения N измерений контролируемой величины. В результате текущий параметр может быть измерен с точностью, не ниже 2 %.

Проведет! испытания на выдавливание восьми образцов из стали 12Х18Ш0Т, два из которых толщиной 8 мм, а остальные б мм. Два образца толщиной 8 мм были испытаны с целью отработки методики и определения ГУ для ММ процесса деформирования СС при двухосном растяжении. Для этого в одном из них в корне шва, полученном АРДС с применением присадочной проволоки 05Х20Н9ФБС, был смоделирован непровар в виде проточки глубиной 4 мм, длиной 1=80 мм и радиусом у основания г^-0.5 мм. Второй образец испытывался в качестве контрольного - без сварного шва и дефекта. Фиксировались давление Р, прогиб в центре шва 14 и перемещение и участка шва на расстоянии 15 мм от центра.

Построены зависимости 71=/(Р), Е/=/(Г), а так ке зависимость локальной составляющей перемещений Ш от давления Р. Для расчета локальной составляющей перемещений в районе надреза в корне шва, была разработана методика определения радиуса кривизны Я в центре пластины по имеющимся экспериментальным данным V и Р, с учетом механических свойств материала . Зная й можно определить общие перемещения пластины и и вычитая из них экспериментальные значения и найти локальную составляющую Ш . Кроме того, становится возмокным определеше ГУ для ММ МКЭ деформационных процессов, происходящих в образцах. Установлено, что при радиусе надреза в корне шва г =0.5 мм локализация ПД начинается при давлении 10-11 Ша, а окончательное разрушение при давлении 16-17" Ша, что свидетельствует о высокой "живучести" соединения с большим г в процессе разрушения.

Проведены испытания на выдавливание шести образцов толщиной 6 мм из стали 12X18Н1ОТ, полученных АДФ с применением сварочной проволоки 04X19Н9. Четыре пластины были подвергнуты термообработке; две - ауотенизации и две - стабилизируещему отжигу. В корне шва каждой из пластин на глубину ао=0.б мм лучем лазера был сделан надрез толщиной с=50 мкм и протяженностью 80 мм. Испытания

соединений с узкими неглубокими дефектами показали, что разрушение происходит практически мгновенно, при достижении Р критического значения Рк . Отсюда был сделан вывод о том, что основным фактором, определяющим время распространения вязкой трещины, является ширина надреза (с=2*г) в корне шва. Исследования поверхности изломов разрушенных образцов показали, что для образца с относительно широким начальным надрезом (с=0.5 мм) характерно значительное увеличение г в вершине надреза в конечной стадии деформации (0.6-0.65 мм). Этот факт, отчасти, об'ясняет длительную "живучесть" соединения после начала локализации деформаций, то есть релаксационные процессы, происходящие в вершине надреза, в этом случае опережают рост концентрации деформаций. Результаты испытаний восьми образцов представлены на рис.2.

В четвертой главе разработаны основные алгоритмы, позволяющие моделировать процессы, возникающие в СС при больших ПД в условиях двухосного растяжения. Определено НДС при деформировании СС дискового образца, выдавливаемого через круглую матрицу. Смоделирован случай деформирования участка кольцевого замыкающего шва при ГФШС.

Установлено, что-при использовании разработанного Л.А.Копельма-ном алгоритма, учитывающего геометрическую нелинейность деформаций, при решении задач МК.З, при разбивке апроксимируемой области на треугольные элементы, существенно увеличивается точность решения. Однако при этом существенно возрастают затраты времени, необходимые для сходимости итерационного процесса на каждом шаге нагружения, вследствии введения дополнительной нелинейной связи между перемещениями и деформациями. При этом, некоторое количество конечных элементов (КЭ) в приграничных областях, между зонами, находящихся в пластической и в упругой стадии, переходят из одного устойчивого состояния в другое, что не позволяет, в условиях больших градиентов деформаций общепринятыми методами найти значение функции с требуемой точностью. Для устранения этого фактора был разработан алгоритм "быстрой посадки" на кривую упрочнения материала, учитывающий расположение трех точек приближения к кривой упрочнения в ходе итерационного процесса, по которым определяется направление и скорость приближения к точному решению. Это позволяет выявлять КЭ,

Значения прогиба IV и локальной составляющей перемещений Мт в зависимости от приложенного гидростатического давления Р.

30 Р, МПа

Рис.2

находящиеся в неустойчивом состоянии, и корректировать для них стратегию "посадки". Введение такого алгоритма совместно с алгоритмом, реализующим геометрическую нелинейность, позволяет в 3-5 раз уменьшить время решения задачи при требуемой точности 5%. Для моделирования случая двухосного растяжения был разработан алгоритм, при котором степень деформаций по оси перпендикулярной плоскости аппроксимации вычислялась в зависимости от деформаций в нетто сечении ОМ по главной оси деформирования.

ГУ в случае выдавливания сварных образцов гидростатическим давлением через круглую матрицу находились по результатам экспериментальных исследований, с применением расчетной методики определения Я в центре выдавливаемой пластины. Для случая гидроформовки ГУ были определены в ходе натурных испытаний и расчетным метолом. По результатам численного решения задач МКЭ по трем опасным сечениям СС (в нетто сечении ОМ, в нетто сечении шва, в сечении начинающимся от вершины дефекта и заканчивающемуся в мосте перехода усиления к ОМ) был произведен анализ прочностных характеристик, в зависимости от приложенного давления Р. Установлено, что при применении прочностных критериев, устанавливающих связь между средним уровнем напряжений в рассматриваемом сечении о.и допускаемым уровнем напряжений Со. ], невозможно установить момент начала локального разрушения металла в вершине надреза.

Проанализировано изменение интенсивности максимальных деформаций в вершине дефекта е'^^от приложенного давления Р. Произведено их сравнение с критическими еу найденными с использованием эмпирической формулы Лабутина, учитывающей напряженное состояние материала в месте разрушения. Результаты позволяют утверждать о преднодчтительности анализа по деформационному критерию, так как в соответствии с ним разрушение в вершине надреза, экспериментального образца началось при давленнш 10.5 МПа ,что несколько ниже (на 4%) зафиксированного начала локализации деформаций в ходе эксперимента.

Смоделирован случай Г<Ш1С. Основные отличия от случая выдавливания пластины через круглую матрицу состоят в том, что ГУ в районе сварного шва в стадии упругопластического деформирования зависят от параметров цилиндрической обечайки (сказывается краевой эффект), а соотношение деформаций £ /е прибли-

жается к 1 только на последней стадии технологического процесса.

В пятой главе приводится формула, устанавливающая связь между критическими деформациями ек, показателем напряженного состояния /7, механическими свойствами металла, размерами НВ и плотностью их распределения и собственно уровнем интенсивности ПД в месте разрушения. При выводе формулы использовалась модель вязкого разрушения Райса. Выведена формула эффективного коэффициента концентрации деформаций К^ для случая деформирования СС с надрезом в корне, шва при двухосном растяжении.

С помощью полученных формул проанализированы экспериментальные результаты выдавливания сварных пластин через круглую матрицу гидростатическим давлением и случай деформирования кольцевого замыкающего шва Ш1Ю.

Сравнение результатов, полученных по формуле для нахождения критических деформаций:

V

? * г.

/2/

где:

(2*ехр(3/2*е1 )+1] 1= 2*ё2рГЗ?2*е. )

^ -1пи*^*ехр(0.56*з1пП(П/(С/В1 У/п)) 2_ ^ Онв*((2«/3//нв)0-5- (8/3)0-5]

2/3

* ^2*ехр(3/2*е-1 ^ |

с = /я/6/л - /г/з

где П - показатель напряженного состояния Смирного-Аляева, п и С - коэффициенты кривой упрочнения, О - средний диаметр НВ, / - плотность распределения включений. я2- начальный радиус образовавшейся поры

*

с приводимыми в литературе экспериментальными зависимостями ек от П, а также с результатами полученными по эмпирической зависимости Лабутина, позволяют сделать вывод о пригодности полученной формулы для вычисления значений критической деформации. Рвшяя уравнение 2, принимая, что в месте разрушения соблюдается условие е. = е. , вычисляются ек в конкретной точке деформируемого материала.

Анализ результатов, полученных при решении МКЭ задачи о деформировании СС при двухосном растяженнии, показывает, что многочисленные нелинейные связи между, практически, всеми факторами не позволяют напрямую использовать не одну из известных формул для нахождения ^ вблизи дефектного участка в корне сварного шва. Для нахождения было использовано

предположение Нейбера о равенстве квадрата теоретического коэффициента концентрации а произведению коэффициентов концентрации деформаций Кр и напряжений К0 . ат принимался для случая растяжения полосы с односторонним надрезом распределенной нагрузкой, при использовании интерполяционной формулы Нейбера, связывающей значения ар для глубокого надреза и ам для мелкого надреза:

к" - а >„Г _1<1/<пш+П>>1

" 1 т I ом ш ом]

/3/

0мш ) 1

о . 2

где оиМ - предел текучести ОМ, амш - предел текучести

Сом, и ГС"™ - коэффициенты кривой упрочнения ОМ и МШ,

ен - интенсивность эквивалентных деформаций ОМ

После этого форм.З была дополнена двумя членами, первый из которых учитывает влияние эксцентриситета, возникающего из-за усиления шва Б, второй член корректирующий и связывает между собой значения высоты усиления 5, глубины надреза а и собственно относительный уровень интенсивности деформаций ен/ео в нетто сечении ОМ;

где

V

Qом(п /п )

cfm

о . 2 ж

0мш ^ г\ о j

• h*(4*S+h)\

Г т7* Г (е ==ll+a/hl * expi-

(h+S)2 J

(е /еи-1)*(а+5)*г^ш

* е

rfP -fíu ) I „ОМ J

h*n°

* 7г

где h=h * (1-е ) - толщина основного металла,

о

S - высота усиления шва, а - глубина дефекта При нахождении ат радиус у основания дефекта г определялся по по формуле:

г=г *ехр(е™) ' /5/

где

емш= i

Смш* оим * h _о . а_

о . э

* 6

н (пт/пои)

- интенсивность деформаций в шве, приведенная к значению интенсивности деформаций в основном металле

Коэффициенты VI и 7а находились методом наименьших квадратов при решении переопределенной системы уравнений, исходными данны®1 в которой были результаты, полученные при проведении численного эксперимента, для чего при помощи МКЭ было смоделировано СО при двухосном растяжении (случай выдавливания пластины через круглую матрицу). В ходе эксперимента варьировались высота усиления 5 в пределах 0.1-0.4 толщины ОМ Л, глубина дефекта а в пределах 0.10.5 Н, соотношение механических свойств Ш и ОМ. Для указанных значений варьируемых параметров коэффициенты VI и соответственно равны 0.56 и 1.05. Важным звеном при анализе деформационной способности сварных соединений, работающих в условиях двухосного растяжения по форм. 2 и 4 является значение показателя напряженного состояния П. ввиду того, что в процессе деформирования его значение постоянно меняется. Установлено, что текущее значение Я можно вычислить по формуле:

П=

+ а„

_е i_т_

/6/

В .результате по форм. 2, 4 и 6 удалось создать расчетную ме-

годику позволяющую оценивать деформационную способность СС при двухосном деформировании. По вышеназванной методике были исследованы основные случаи сочетания механических свойств Ш1 и ОМ, при варьировании параметрами шва и дефекта (Б, а ш г), а так же количеством /нй и размерами О д НВ.

Анализ полученных зависимостей показал на то, что оптимальным соотношением механических свойств, при всех прочих равных условиях можно считать случай, когда 0*'!2;>а°мг. а пш< "-ом- При этом существенно снижается влияние геометрических размеров шва и дефекта в корне шва.

Был проанализирован случай деформирования замыкающего кольцевого шва с вероятным дефектом при ГФШС. Установлено, что при при выполнении условия оптимального соотношения механических свойств, деформации ОМ, при которых происходит разрушение шва в несколько раз превосходят значение деформации ОМ при которых заканчивается формирование шарового сосуда. При этом результаты расчетов имеют некоторый запас, так как формулы выведены для более жесткого случая нагружения, нег^хп при ГФШС (рис.3).

т<хх

О

4-0

60

деформаций еом/е

„е

/6 н ^ от уровня относительных

Рис.3 Зависимость е"

о

ОМ при ГФШС. ( /г=8 мм,5=1.6 мм, а=4 мм, г=0.5 мм) Механические свойства соответствуют СС стали 12Х18НМТ, полученному с использованием присадочной проволоки СВ-05Х20Н9ФБС.

Основные результаты и выводы.

1 . Установлено, что при АРДС с присадочной проволокой 05Х20Н9ФБС о Щ на 20-25« выше, чем в ОМ и составляет 500-520 МПа. Для МШ

о . 2

так же характерно понижение на 12-15!?, по сравнению с ОМ, значений ({) и в . Анализ кривых упрочнения металла основных зон СС свидетельствует о том, что МШ в процессе деформирования упрочняется более интенсивно, нежели ЗТВ и ОМ.

2. ГГри проектировании, изготовлении и эксплуатации установки для двухосного растяжения, в которой дисковый выдавливается черезкруг-лую матрицу гидростатическим давлением, установлено, что использование принципа жесткого закрепления испытываемого образца и матрицы, через которую выдавливается образец и достаточно прочного резинового уплотнения в месте прижима образца с нижней частью установки, дает возможность испытывать пластины диаметром 350 мм при давлении до 40 МПа при относительно небольших габаритах и ме-тэлоемкости самой установки.

3. Установлено, что "живучесть" (приращение Р с момента начала процесса локализации деформаций до момента разрушения) СО, в основном определяется шириной дефекта (надреза) в корне шва.

4. Установлено, что термообработка С,С аустечитной стали 12Х18Н10Т (ауегенкзация и отжиг), работающих при двухосном растяжении, в основном влияет на их общую деформируемость.

5. При ММ больших ПД СС, с применением МКЭ, для достижения высокого быстродействия и точности программы целесообразно применять комплекс специальных методов, таких как введение в программу алгоритма, учитывающего геометрическую нелинейность при больших ПД и алгоритм "быстрой посадки" на кривую упрочнения, в условиях большого градиента искомой функции на рассматриваемом участке СС.

6. Для анализа НДС СС вязких сталей (таких как 12Х18НШТ) при больших ПД наиболее рационально использовать деформационный критерий разрушения по а , позволяющий учитывать особеннности механизма их разрушения.

Т. С использованием формул для вычисления й| , ек и 17 для СС, работающих в условиях двухосного растяжения, были определены закономерности деформирования участка МШ в вершине дефекта. Установлено, что первым по значимости фактором , влияющим на

уровень деформаций в вершине дефекта является ширина (или радиус ) надреза, вторым - глубина надреза. На третьем месте стоит высота усиления шва. При этом важное значение имеет соотношение механических свойст ОМ и МШ. Оптимальным соотношением механических свойст (с точки зрения достижения максимальной деформационной способности СС) можно считать случай когда предел текучести ОМ меньше предела текучести МШ при более интенсивном упрочнении МШ. 8. Установлено, что в количество / ß и размеры DHg HB в пределах их реального содержания в ОМ и МШ оказывают минимальное влияние на деформируемость СС. Однако в случае сегрегации HB в наиболее нагруженном участке деформационная способность может значительно снизиться.

8. Сравнительный анализ случаев ГФШС и выдавливания пластины со СС через круглую матрицу гидростатическим давлением по выведенным формулам и по результатам, полученным МКЭ, позволяет утверждать, что отношение максимальных Щ к критическим в замыкающем шве Г®С, при всех прочих равных условиях, на 30-40% меньше, нежели в центре выдавливаемой пластины. Следовательно, основные закономерности, полученные для более жесткого случая нагружения СС (случай выдавливания через круглую матрицу гидростатическим давлением) могут, быть использованы для анализа НДС при Г<ШС.

Материалы диссертации отражены в следующих печатных работах:

1.Волков D.H., Копельман I.A., Прохоров В.В. "Моделирование работы сварного соединения из стали 12Х18Н10Т при двухосном растяжении" // Сборник докладов научно-практической конференции "Достижения инженеров и ученых Ленинграда в области сварочного производства за 1990 г." ,21.05.90, ЛДНЯ1, . Ленинград

2.Волков Ю,И., Копельман Л.А. Прогнозирование прочности и деформационной способности сварных соединений из стали 12Х18Н10Т, работающих в условиях двухосного растяжения при больших пластических деформациях. // Тезисы докладов' международной научно-технической конференции "Современные проблемы сварочной науки и техники", 27-30.09.93, Ростов-на-дону, ДГТУ

3. Исследование по разработке технологии сварки корпусов сосудов, предназначенных для последующей гидроформовки и работы под давлением. // Отчет о НИР, тема 606903, удк 621.791., lío гос. per. 0189.000.2766, ЛГТУ, Ленинград, 1990 г.