Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Кабины трактора

Определение характеристик сопротивления усталости узлов соединений

В разделе 5 отмечалось, что элементами, лимитирующими прочность и долговечность защитных конструкций кабин, чаще всего являются узловые соединения.

Существующие методы расчета ресурса сварных соединений, основанные преимущественно на результатах сварных каркасных конструкций кабин, могут быть использованы лишь частично, поскольку не отражают реальное напряженно-деформированное состояние узловых соединений. Имеются и дополнительные факторы, осложняющие проведение таких расчетов. К ним относятся особенности конструкции и технологии изготовления, распределение остаточных напряжений ит. д.

Экспериментальные исследования включали: анализ напряженно-деформированного состояния узловых соединений в сварных швах; изучение кинетики роста усталостной трещины при гармоническом нагружении; определение характеристик сопротивления усталости по моменту появления макротрещины и моменту полного разрушения.

наблюдается во внутреннем угле узла. За ан здесь принимается напряжение в сечении А - А.

При испытании узлового соединения с плоскими усиливающими кбсынками установлено, что усталостная трещина образуется во внутреннем угле сварного соединения, т. е. в месте стыковки трех сварных швов. Трещина появлялась на границе сварного шва и развивалась далее в зоне его термического влияния. Во всех случаях усталостному разрушению подвергался присоединяемый стержень. Испытания узлов с внутренней литой вставкой показали, что трещина возникает и распространяется также из зоны пересечения трех сварных швов во внутреннем угле соединения. Согласно результатам анализа усталостного разрушения образцов для данной конструкции характерны два случая распространения трещины - вдоль границы сварного шва и непосредственно по шву. Второй случай объясняется непроваром между кромками вставки и стержней. Иными словами, в таких образцах практически уже имелась исходная щель глубиной, равной высоте непровара, и длиной, равной длине сварного шва, которая быстро трансформировалась в усталостную трещину. Суммируя данные, полученные при испытании узлов, можно представить процесс их усталостного разрушения как последовательность следующих стадий (рис. 7.13, а, б): накопление усталостных повреждений и появление макротрещины (/); стабильное развитие усталостной трещины (//); снижение несущей способности узлового соединения, ускоренный рост трещины и полное разрушение образца (///). Сопоставление стадий усталостного разрушения показало, что время работы узла с развивающейся трещиной (период живучести) может составлять 26...88 % его общего ресурса. Несущая способность образцов узловых соединений снижалась при длине усталостной трещины, составляющей 48...65 % периметра сечения стержня. Характеристики сопротивления усталости определяли для узлового соединения каждого типа по 14 образцам. В соответствии с резуль: татами испытаний построены две кривые усталости: 1 по моменту появления первой макротрещины длиной 3 мм; 2 - по моменту полного разрушения образца (рис. 7.14, а, б). Параметры уравнений этих кривых для вероятности разрушения р = 0,5 примут следующий вид.

Для узлового соединения с усиливающими косынками: по моменту образования трещины длиной 3 мм

Для узлового соединения с внутренней литой вставкой: по моменту образования трещины длиной 3 мм

, поскольку последний представляет собой обобщенный силовой фактор. Кроме того, он не зависит от конструктивных особенностей узла и связанного с ними значения уровня напряжений. Полученные характеристики сопротивления усталости и живучести наиболее типичных узлов каркасных кабин тракторов позволяют объективно сравнивать конструктивное и технологическое исполнение разрабатываемых узлов, оценивать ресурс кабин до появления усталостных трещин и полного разрушения.

Для испытанных узловых соединений с усиливающими плоскими косынками и с внутренней литой вставкой определены места инициирования усталостных трещин, исследована кинетика разрушения, а также период работы узлов до потери несущей способности, выявлено преимущество второго конструктивного варианта.

Реклама