Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом
На основе подхода с позиций упругопластической теории рассмотрены общие принципы формирования остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях в результате локальной обработки взрывом. Даны рекомендации по оптимизации режимов взрывного нагружения. Показано, что результаты обработки не зави...
Збережено в:
| Дата: | 2001 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2001
|
| Назва видання: | Автоматическая сварка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88722 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом / В.Г. Петушков, В.А. Титов // Автоматическая сварка. — 2001. — № 3 (576). — С. 49-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-88722 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-887222015-11-22T03:02:16Z Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом Петушков, В.Г. Титов, В.А. Краткие сообщения На основе подхода с позиций упругопластической теории рассмотрены общие принципы формирования остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях в результате локальной обработки взрывом. Даны рекомендации по оптимизации режимов взрывного нагружения. Показано, что результаты обработки не зависят от наличия и величины исходных остаточных напряжений в сваренном металле. General principles of formation of residual stresses and strains in welded joints as a result of a local explosion treatment are considered from the positions of elastic-plastic theory. Recommendations are given on optimizing conditions of explosion loading. It is shown that results of treatment do not depend on the presence and initial residual stresses in weld metal. 2001 Article Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом / В.Г. Петушков, В.А. Титов // Автоматическая сварка. — 2001. — № 3 (576). — С. 49-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88722 621.791.052;539.3;621.791.52;539.4.014 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Петушков, В.Г. Титов, В.А. Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом Автоматическая сварка |
| description |
На основе подхода с позиций упругопластической теории рассмотрены общие принципы формирования остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях в результате локальной обработки взрывом. Даны рекомендации по оптимизации режимов взрывного нагружения. Показано, что результаты обработки не зависят от наличия и величины исходных остаточных напряжений в сваренном металле. |
| format |
Article |
| author |
Петушков, В.Г. Титов, В.А. |
| author_facet |
Петушков, В.Г. Титов, В.А. |
| author_sort |
Петушков, В.Г. |
| title |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| title_short |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| title_full |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| title_fullStr |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| title_full_unstemmed |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| title_sort |
остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2001 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/88722 |
| citation_txt |
Остаточные напряжения в сварных соединениях, обработанных взрывом / В.Г. Петушков, В.А. Титов // Автоматическая сварка. — 2001. — № 3 (576). — С. 49-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT petuškovvg ostatočnyenaprâženiâvsvarnyhsoedineniâhobrabotannyhvzryvom AT titovva ostatočnyenaprâženiâvsvarnyhsoedineniâhobrabotannyhvzryvom |
| first_indexed |
2025-07-06T16:34:54Z |
| last_indexed |
2025-07-06T16:34:54Z |
| _version_ |
1836916089517244416 |
| fulltext |
ÓÄÊ 621.791.052;539.3;621.791.52;539.4.014
���������� ��
��
���� � �������
������������ ������������ �������
Â. Ã. ÏÅÒÓØÊÎÂ, ä-ð òåõí. íàóê, Â. À. ÒÈÒÎÂ, èíæ. (Èí-ò ýëåêòðîñâàðêè èì. Å. Î. Ïàòîíà ÍÀÍ Óêðàèíû)
Íà îñíîâå ïîäõîäà ñ ïîçèöèé óïðóãîïëàñòè÷åñêîé òåîðèè ðàññìîòðåíû îáùèå ïðèíöèïû ôîðìèðîâàíèÿ îñòà-
òî÷íûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ â ðåçóëüòàòå ëîêàëüíîé îáðàáîòêè âçðûâîì. Äàíû
ðåêîìåíäàöèè ïî îïòèìèçàöèè ðåæèìîâ âçðûâíîãî íàãðóæåíèÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè íå
çàâèñÿò îò íàëè÷èÿ è âåëè÷èíû èñõîäíûõ îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â ñâàðåííîì ìåòàëëå.
Êëþ÷ å â û å ñ ë î â à : îáðàáîòêà âçðûâîì, îñòàòî÷íûå ñâà-
ðî÷íûå íàïðÿæåíèÿ, ðåëàêñàöèÿ íàïðÿæåíèé, äèàãðàììà äå-
ôîðìèðîâàíèÿ, óäàðíàÿ àäèàáàòà, óäàðíàÿ âîëíà
Ïðåäëîæåííàÿ â ðàáîòàõ [1, 2] ôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü ìåõàíèçìà
ñíÿòèÿ ëîêàëüíîé îáðàáîòêîé âçðûâîì îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé
(ÎÍ) ïîçâîëÿåò óäîâëåòâîðèòåëüíî îïèñàòü ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå î âëèÿíèè òàêîé îáðàáîòêè íà íåñóùóþñïîñîáíîñòü ñâàð-
íûõ ñîåäèíåíèé [3]. Â îñíîâå ýòîé ìîäåëè ëåæèò ïðåäñòàâëåíèå
î ôîðìèðîâàíèè â áëèæàéøåé çîíå âçðûâà äâóõîñíîãî íàïðÿ-
æåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñëåäà (ÍÄÑ), îáðàçîâàíèå êîòîðîãî
îáóñëîâëåíî ðåëàêñàöèåé êàñàòåëüíûõ íàïðÿæåíèé è èçáèðà-
òåëüíîé äåôîðìàöèåé ìåòàëëà çà ôðîíòîì íåîäíîìåðíûõ óäàð-
íî-âîëíîâûõ òå÷åíèé. Êîëè÷åñòâåííàÿ îöåíêà â îäíîìåðíîì
ïðèáëèæåíèè âåëè÷èíû íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé â ÍÄÑ, â
òîì ÷èñëå âñëåäñòâèå åãî òàê íàçûâàåìîé âòîðè÷íîé ðåëàêñàöèè
[2], à òàêæå äàâëåíèé óäàðíîãî ñæàòèÿ, íåîáõîäèìûõ äëÿ ñîç-
äàíèÿ ýôôåêòèâíîãî ÍÄÑ ñ çàäàííûìè êîìïîíåíòàìè íàïðÿæå-
íèé, ïðèâåäåíà â ðàáîòàõ [2, 4, 5]. Ñíÿòèå ÎÍ îáúÿñíÿåòñÿ [1,
6] âçàèìîäåéñòâèåì ïîëåé íàïðÿæåíèé â ÍÄÑ è îñòàòî÷íûõ,
ïðèâîäÿùèõ ê óñòàíîâëåíèþ íîâîãî ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ â
ñâàðíîì ýëåìåíòå êàê öåëîì.
Ðàññìîòðèì ñõåìàòè÷åñêè, ïîëüçóÿñü ñîâìåùåííîé äèàãðàì-
ìîé σ(ε), ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ñîáûòèé ïðè âçàèìîäåéñòâèèÍÄÑ
ñ íàïðÿæåííûì ìåòàëëîì ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ [7]. Ïðåäñòàâëÿ-
åò èíòåðåñ îòäåëüíî îñòàíîâèòüñÿ íà âàðèàíòå âçðûâíîãî íàãðó-
æåíèÿ, ñîçäàþùåì îäíîîñíûå äåôîðìàöèè âäîëü îñè y, ñîâïà-
äàþùåé ñ íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïëîñêîé óäàðíîé âîë-
íû, è ïðàêòè÷åñêè íàèáîëåå âàæíîì âàðèàíòå îáðàáîòêè,
âûçûâàþùåì íåîäíîìåðíûå âîëíîâûå òå÷åíèÿ.
Äëÿ ïðîñòîòû ðàññóæäåíèé èñïîëüçóåì ïëîñêèé òðåõñòåðæ-
íåâîé èìèòàòîð ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðîì ñðåäíèé ñòåð-
æåíü íàãðóæåí èñõîäíûìè ÎÍ ðàñòÿæåíèÿ σx1, óðàâíîâåøåí-
íûìèÎÍ ñæàòèÿ σx2 â êðàéíèõ ñòåðæíÿõ. Ôðîíò óäàðíîé âîëíû
ïàðàëëåëåí ïëîñêîñòè ñðåäíåãî ñòåðæíÿ. Èñõîäíûå ÎÍ è äå-
ôîðìàöèè ñòåðæíåé ïîêàçàíû íà ðèñ. 1 òî÷êàìè À è Â, à óäåëü-
íàÿ ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ óïðóãîé äåôîðìàöèè ñèñòåìû �
ïëîùàäüþ òðåóãîëüíèêà ÎÀÑ.
Íàãðóæåíèå ñðåäíåãî ñòåðæíÿ ïëîñêîé óäàðíîé âîëíîé ñ
äàâëåíèåì íà ôðîíòå σy (σy > 0 äëÿ âîëíû ñæàòèÿ), óäîâëåòâî-
ðÿþùåì óñëîâèþσy ⁄ σd > 1 � ν ⁄ (1 � 2ν), ãäå σd� äèíàìè÷åñêèé
ïðåäåë òåêó÷åñòè; ν � êîýôôèöèåíò Ïóàññîíà, ñîçäàåò â íåì
ÍÄÑ ìãíîâåííîé èíòåíñèâíîñòè. Ïðè ýòîì ñòåðæåíü ïåðåõîäèò
â ñîñòîÿíèå, îòîáðàæàþùèå òî÷êè êîòîðîãî ðàñïîëàãàþòñÿ íà
îòðåçêåÀÐ0 (ðèñ. 1). Óðàâíåíèå åãî ñóòü ε= ε1= const, à îðäèíàòû
σx òî÷åê ìãíîâåííûõ ñîñòîÿíèé îïðåäåëÿþòñÿ âåëè÷èíîé äàâëå-
íèÿ â âîëíå è óäàðíîé àäèàáàòîé ìåòàëëà [1]. Ïðè σx < σò ÍÄÑ
ðåëàêñèðóåò ñ ïåðåìåííîé ñêîðîñòüþ äåôîðìàöèè äî ðàâíîâåñ-
íîãî èëè íåêîòîðîãî ïðîìåæóòî÷íîãî ñîñòîÿíèÿ (íàïðèìåð, ñî-
îòâåòñòâóþùåãî òî÷êå F íà ðèñ. 1) â òå÷åíèå âðåìåíè, íåîáõî-
äèìîãî äëÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîçìóùåíèÿ, âíåñåííîãî â ñèñòåìó
îáðàçîâàíèåì ÍÄÑ, ê êðàéíèì ñòåðæíÿì.
Ïðèáëèæåííàÿ îöåíêà âðåìåíè ðåëàêñàöèè ìãíîâåííîãî
ÍÄÑ äî ðàâíîâåñíîãî ðàññòîÿíèÿ [2] ìîæåò áûòü ñäåëàíà, íàï-
ðèìåð, íà îñíîâå èçâåñòíûõ äàííûõ î çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ïîä-
âèæíûõ äèñëîêàöèé îò ïðèëîæåííûõ íàïðÿæåíèé. Ñêîðîñòü
ïîäâèæíûõ äèñëîêàöèé V â êðèñòàëëàõ ñïëàâà Fe + 3,25 % Si
ñ ÎÖÊ ðåøåòêîé ïðè íàïðÿæåíèè ñäâèãà îêîëî 150 ÌÏà ñîñ-
òàâëÿåò 4⋅10�2 ñì/ñ [8]. Çàäàâ òèïè÷íûå çíà÷åíèÿ âåêòîðà Áþð-
ãåðñà b ≅ 2,5⋅10�8 ñì è ïëîòíîñòè ïîäâèæíûõ äèñëîêàöèé (âåð-
õíÿÿ îöåíêà) ρ0 = 10
10
ñì
�2
, íàéäåì, ÷òî â ïðîöåññå ðåëàêñàöèè
ìãíîâåííîãî ÍÄÑ ìîæíî îæèäàòü ðåàëèçàöèè ñêîðîñòè äåôîð-
ìàöèè γ• = ρbV ≅ 10 ñ
�1
, êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò êîýôôèöèåíò äè-
íàìè÷åñêîé âÿçêîñòè µσ ≅ 10
6
Ïà⋅ñ [9], à ñëåäîâàòåëüíî, õàðàê-
òåðíîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè ÍÄÑ ðàâíî ïðèìåðíî µσ/E ≈ 5 ìêñ.
Ýòà îöåíêà ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ãðóáîé ïðåæäå âñåãî âñëåäñòâèå
îòñóòñòâèÿ äîñòîâåðíûõ äàííûõ î ïëîòíîñòè è ñêîðîñòè ïîäâèæ-
íûõ äèñëîêàöèé. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äëÿ ðàññìàòðèâàå-
ìîãî êëàññà ìàòåðèàëîâ ïðè çíà÷èòåëüíî áîëüøèõ íàïðÿæåíèÿõ
σx = σd ≅ 3σò õàðàêòåðíîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè ìãíîâåííîãî ÍÄÑ
îêàæåòñÿ ìåíüøèì, ïî êðàéíåé ìåðå, íà ïîðÿäîê è, òàêèì îá-
ðàçîì, ñîñòàâèò äîëè èëè åäèíèöû ìèêðîñåêóíä [10].
Ïîñêîëüêó âçàèìîäåéñòâèå ÍÄÑ ñ ÎÍ â áëèæíåé è äàëüíåé
çîíàõ âçðûâà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé îñóùåñòâëÿåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ
óïðóãèõ âîëí, ò. å. â ìèêðîñåêóíäíîì èíòåðâàëå âðåìåí, ìîæíî
îæèäàòü, ÷òî, íà÷èíàÿ ñ íåêîòîðîãî ìîìåíòà ïîñëå îáðàçîâàíèÿ
ÍÄÑ, ïðîöåññû åãî ðåëàêñàöèè è óðàâíîâåøèâàíèÿ ñ ïîëåì ÎÍ
â ñâàðíîì ñîåäèíåíèè ïðîèñõîäÿò îäíîâðåìåííî.
Ðàçäåëèâ óñëîâíî ýòè ïðîöåññû âî âðåìåíè, ìîæíî ïðåäñ-
òàâèòü, ÷òî ñ ìîìåíòà íà÷àëà âçàèìîäåéñòâèÿ ÍÄÑ ñ ïîëåì ÎÍ
óñòàíîâëåíèå íîâîãî ðàâíîâåñèÿ ñèñòåìû îòîáðàæàåòñÿ ñîâìåñ-
òíûì äåôîðìèðîâàíèåì ñòåðæíåé âäîëü ïðÿìûõ FD è ÂÀ (ðèñ.
1); ïðè ýòîì åñëè â ñîñòîÿíèè óñòàíîâèâøåãîñÿ ðàâíîâåñèÿ
σ(D) > > σò, òî ïðîöåññ ðåëàêñàöèè ïðîäîëæàåòñÿ âäîëü ïðÿìîé
DA äî òî÷êè Ê, ãäå σ(K) = σ1. Ïðè íàïðÿæåíèÿõ â ÍÄÑ σx ≤
≤ σò (íàïðèìåð, òî÷êà P0
′
, êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò σx = σò ýòàï
âòîðè÷íîé ðåëàêñàöèè ÍÄÑ îòñóòñòâóåò è ñèñòåìà ïðèâîäèòñÿ
© Â. Ã. Ïåòóøêîâ, Â. À. Òèòîâ, 2001
Ðèñ. 1. Âçàèìîäåéñòâèå ÍÄÑ, îáðàçîâàííîãî â óñëîâèÿõ îäíîîñíîé äåôîð-
ìàöèè ïðè íàãðóæåíèè è ðàçãðóçêå, ñ íàïðÿæåííûì ìåòàëëîì
3/2001 49
â íîâîå ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ ïóòåì óïðóãîãî äåôîðìèðîâàíèÿ
ñîîòâåòñòâóþùèõ ñòåðæíåé âäîëü òðàåêòîðèé P0
′
K
′
è BL ñ îáðà-
çîâàíèåì ðåçóëüòèðóþùèõ ÎÍ ðàñòÿæåíèÿ σx2
′
â êðàéíèõ ñòåð-
æíÿõ è ÎÍ ñæàòèÿ σx1
′
â ñðåäíåì ñòåðæíå, ïðè÷åì óäåëüíàÿ
ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ ñèñòåìû îòîáðàçèòñÿ ïëîùàäüþ òðåó-
ãîëüíèêà CK
′
M
′
.
 ðåàëüíûõ ñëó÷àÿõ ëîêàëüíîãî âçðûâíîãî íàãðóæåíèÿ
ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé, ñîçäàþùåãî â ìåòàëëå íåîäíîìåðíûå âîë-
íîâûå êîíôèãóðàöèè, ñóùåñòâåííûé âêëàä â ýôôåêò ïåðåðàñï-
ðåäåëåíèÿ ÎÍ âíîñÿò ïëàñòè÷åñêèå äåôîðìàöèè, âîçíèêàþùèå
êàê âñëåäñòâèå ðåëàêñàöèè íàïðÿæåíèé ïðè ôîðìèðîâàíèè
ÍÄÑ, òàê è îáóñëîâëåííûå îñîáåííîñòÿìè ïîëÿ ìàññîâûõ ñêî-
ðîñòåé çà ôðîíòîì íåîäíîìåðíûõ óäàðíûõ âîëí, êîãäà ïîÿâëÿ-
åòñÿ âîçìîæíîñòü ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ («ðàñòåêàíèÿ») ìåòàë-
ëà â áëèæíåé çîíå âçðûâà âäîëü è ïîïåðåê íàïðàâëåíèÿ ðàñï-
ðîñòðàíåíèÿ äåòîíàöèè [6]. Ïîýòîìó ñîñòîÿíèå ìåòàëëà â
îáðàçóþùåìñÿ â äàííîì ñëó÷àå ñëåäå îòîáðàæàåòñÿ â çàâèñèìîñ-
òè îò ìãíîâåííîé èíòåíñèâíîñòè ÍÄÑ, ïîëíîòû åãî âòîðè÷íîé
ðåëàêñàöèè è âåëè÷èíû îáðàçîâàâøèõñÿ ïëàñòè÷åñêèõ äåôîð-
ìàöèé òî÷êàìè Di (ðèñ. 2), àáñöèññû êîòîðûõ ε(Di) > ε(A) =
= εx
1
, à îðäèíàòû çàâèñÿò îò èíòåíñèâíîñòè è ãåîìåòðèè íàãðó-
æåíèÿ.
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû òðè ÷àñòíûõ ñëó÷àÿ âçàèìîäåéñòâèÿ
ÍÄÑ ðàçëè÷íîé èíòåíñèâíîñòè ñ ÎÍ â òðåõñòåðæíåâîì èìèòà-
òîðå ñâàðíîãî ñîåäèíåíèÿ: σx< σx1 < σò (òî÷êàD
′′
), σx < σò (òî÷êà
D) è σx >σò (òî÷êà D
′
). Êîãäà, íàïðèìåð, êîìïîíåíò ÍÄÑ σx,
ñîâïàäàþùèé ñ íàïðàâëåíèåì äåéñòâèÿ ÎÍ ðàñòÿæåíèÿ σx
1
,
ìåíüøå σò, à ñîïóòñòâóþùàÿ åãî îáðàçîâàíèþ ïëàñòè÷åñêàÿ äå-
ôîðìàöèÿ ðàâíà îòðåçêó P0D, óðàâíîâåøèâàíèå ñèñòåìû ïðîèñ-
õîäèò ïóòåì äåôîðìèðîâàíèÿ ñðåäíåãî ñòåðæíÿ âäîëü ïðÿìîé
DK, à êðàéíèõ � âäîëü L
′
L, òàê ÷òî êîíå÷íûì íàïðÿæåíèÿì è
äåôîðìàöèÿì ñòåðæíåé îòâå÷àþò òî÷êè K è L.
Åñëè èñïîëüçîâàòü ïðåäñòàâëåíèå îá ýôôåêòèâíîì ÍÄÑ
ïðèâåäåííîé ýôôåêòèâíîñòè σx
0
′
= α′σò [2, 7], ãäå α′
� êîýôôè-
öèåíò ïðèâåäåíèÿ, òî òðàåêòîðèÿìè ñîâìåñòíîãî äåôîðìèðîâà-
íèÿ ñòåðæíåé â ñèñòåìå áóäóò ñîîòâåòñòâåííîRK è BL. Â äàííîì
ñëó÷àå ÎÍ â ñòåðæíÿõ óìåíüøàþòñÿ ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå è
èçìåíÿþò ñâîè çíàêè, à ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ ñèñòåìû áóäåò
ïðîïîðöèîíàëüíîé òðåóãîëüíèêó ÑÊÌ. Äàííóþ ñèòóàöèþ ìîæ-
íî ïðåäñòàâèòü è òàê: ñðåäíèé (ðàñòÿíóòûé) ñòåðæåíü ìãíîâåííî
èçûìàåòñÿ èç ñèñòåìû è çàìåíÿåòñÿ äðóãèì, èìåþùèì áîëüøóþ
äëèíó è íàõîäÿùèìñÿ â èíîì íàïðÿæåííîì ñîñòîÿíèè [1, 7].
Ïîñëåäíåå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíûõ óñ-
ëîâèé íàãðóæåíèÿ ñòåðæíÿ, íî â îòëè÷èå îò èñõîäíîãî ýòîò ñòåð-
æåíü, êàê ïðàâèëî, ñæàò, ÷òî â ñîâîêóïíîñòè ñ åãî ïëàñòè÷åñêèìè
äåôîðìàöèÿìè è îáóñëîâëèâàåò ïîëåçíûé ýôôåêò ñíÿòèÿ ÎÍ
îáðàáîòêîé âçðûâîì.
Ïîëîæèì â îáùåì ñëó÷àå σx ⁄ σò = r′ = α′
� 1. Òîãäà ñ ïî-
ìîùüþ àíàëèçà, ñäåëàííîãî â [7], íàéäåì, ÷òî, íàïðèìåð, ïðè
r = 1,6, f = 2/3, k = 0,75 (f� îòíîøåíèå ïëîùàäåé çîí äåéñòâèÿ
èñõîäíûõÎÍðàñòÿæåíèÿ è ñæàòèÿ; k = σx1 ⁄ σx2) ñèñòåìà â öåëîì
óäëèíèòñÿ ïðèìåðíî íà 0,9(σò/E), à êîíå÷íûå ÎÍ â ñèñòåìå
èçìåíÿò çíàêè. Ïðåäåëüíîå ñîñòîÿíèå σx
1
′
íå âñåãäà öåëåñîîáðàç-
íî. Çà÷àñòóþ áûâàåò äîñòàòî÷íî, ÷òîáû êîíå÷íûå çíà÷åíèÿ ÎÍ
áûëè áëèçêè ê íóëþ, äëÿ ÷åãî èíòåíñèâíîñòü íàãðóæåíèÿ äîë-
æíà óäîâëåòâîðÿòü óñëîâèþ r
′ = fk èëè σx
0 = σx2 (ðèñ. 2). Ðàñ-
ñìàòðèâàåìûé ïðîöåññ ïîëåçíî òàêæå íàãëÿäíî èíòåðïðåòèðî-
âàòü è òàêèì îáðàçîì, ÷òî ïîä äåéñòâèåì âçðûâà ñðåäíèé ñòåð-
æåíü òîëüêî äåôîðìèðóåòñÿ âäîëü òðàåêòîðèè AYS, ïðèîáðåòàÿ
ïëàñòè÷åñêóþäåôîðìàöèþYS. Ïîñëåäóþùåå ñîâìåñòíîå äåôîð-
ìèðîâàíèå ñòåðæíåé ïðîèñõîäèò âäîëü îòðåçêîâ YL è SK è ïðè-
âîäèò ê òîìó æå êîíå÷íîìó íàïðÿæåííîìó ñîñòîÿíèþ ñèñòåìû.
Ðàññìîòðèì äàëåå, êàê íà âåëè÷èíó íàïðÿæåíèé è äåôîð-
ìàöèé â ÍÄÑ âëèÿåò íàëè÷èå èñõîäíûõ ÎÍ.  ýòîì ñëó÷àå
óðàâíåíèÿ, îïèñûâàþùèå óïðóãîå ïîâåäåíèå ìåòàëëà â êîîðäè-
íàòàõ σx, σy, èìåþò âèä [1, 2]
σ
y
=
1 � ν
ν (σ
x
+ σ
x
′ ), σ
y
= σ
d
+ σ
x
+ σ
x
′
.
(1)
Çäåñü σx
′
� èñõîäíûå ïðîäîëüíûå ÎÍ ðàñòÿæåíèÿ, èç êî-
òîðûõ ñëåäóåò, ÷òî â ìîìåíò íàñòóïëåíèÿ òåêó÷åñòè
σ
yh
í = σ
yh
+
1 � ν
ν σ
x
′
, σ
xh
í = σ
xh
+
1 � ν
ν σ
x
′
,
(2)
ãäå σxh, σyh � ãëàâíûå íàïðÿæåíèÿ â òî÷êå, ñîîòâåòñòâóþùåé
ïðåäåëó òåêó÷åñòè Ãþãîíèî ïðè îòñóòñòâèè íà÷àëüíîé íàïðÿ-
æåííîñòè; σxh
í
, σyh
í
� òî æå ïðè åå íàëè÷èè.
Ñ ó÷åòîì ñîîòíîøåíèé òåîðèè óäàðíûõ âîëí â ìåòàëëàõ [1]
äëÿ îáëàñòè ïëàñòè÷íîñòè ìîæíî ïîëó÷èòü âûðàæåíèÿ
σ
y
í = Kε
y
± 2
3
σ
d
� 2
µ
λσ
x
′
; σ
x
í = Kε
y +�
1
3
σ
d
� 2
µ
λσ
x
′
,
(3)
ãäå K, µ, λ � êîíñòàíòû Ëàìå; σx
í
, σy
í
� ãëàâíûå íàïðÿæåíèÿ
íà ôðîíòå âîëíû ïðè íàëè÷èè â ìåòàëëå èñõîäíûõ ÎÍ.
Åñëè äî îäèíàêîâîãî äàâëåíèÿ íàãðóæàòü ìåòàëë ñ èñõîä-
íûìè ÎÍ è áåç òàêîâûõ, òî äåôîðìàöèÿ â íàïðàâëåíèè ðàñï-
ðîñòðàíåíèÿ âîëíû ïðè íàãðóæåíèè èçìåíèòñÿ íà âåëè÷èíó
εyí � εy = � σx
′ ⁄ E, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îñòàòî÷íàÿ îäíîîñíàÿ äåôîð-
ìàöèÿ ñîñòàâèò
Ðèñ. 2. Âçàèìîäåéñòâèå ýôôåêòèâíîãî ÍÄÑ ñ íàïðÿæåííûì ìåòàëëîì
(σx
01 � ÎÍ â ÍÄÑ ìãíîâåííîé èíòåíñèâíîñòè)
Ðèñ. 3. Ïîñòðîåíèÿ íà óäàðíîé àäèàáàòå σ � εy, èëëþñòðèðóþùèå âëèÿíèå
ÎÍ íà ñîñòîÿíèå ìåòàëëà â çîíå ÍÄÑ
50 3/2001
ε
y
oí = ε
y
0
� σ
x
′ ⁄ E.
Ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè íàëè÷èè â
ìåòàëëå èñõîäíûõ ÎÍ åãî ïîâåäåíèå ïðè íàãðóæåíèè ïëîñêîé
óäàðíîé âîëíîé îïèñûâàåòñÿ â ñèñòåìå êîîðäèíàò, íà÷àëî êîòî-
ðîé òðàíñëèðîâàíî â òî÷êó 0
í
(ðèñ. 3), êîîðäèíàòû ïîñëåäíåé
ñóòü
1 � ν
ν σx
′
,
σx
′
E
.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû ïîñòðîåíèÿ íà óäàðíîé àäèàáàòå äëÿ
ñëó÷àåâ
1 � ν
ν σx
′
è σx = 0.
Èñïîëüçîâàâ ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ, ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî
σx
îí = (σy ⁄ σyh) � σd = σx
0
, îòêóäà ñëåäóåò âûâîä î íåçàâèñèìîñòè
èíòåíñèâíîñòè ÍÄÑ îò âåëè÷èíû è çíàêà èñõîäíûõ ÎÍ. Íàëè-
÷èå ïîñëåäíèõ ïðèâîäèò ëèøü ê èçìåíåíèþ ìãíîâåííîé îñòàòî÷-
íîé äåôîðìàöèè (ðèñ. 3), à åñëè ïðèíÿòü âî âíèìàíèå ñóùåñò-
âîâàíèå ýòàïà ðåëàêñàöèè ÍÄÑ (εy00 → εy00 + εyn00 [2]), òî ìîæíî
çàêëþ÷èòü, ÷òî ñîñòîÿíèå ìåòàëëà â ðåëàêñèðîâàííîì ÍÄÑ íå
çàâèñèò îò åãî èñõîäíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ, åñëè σx
′ < 0
(ÎÍ ðàñòÿæåíèÿ) è 0 < σx
′ < 2λ ⁄ 3K (ÎÍ ñæàòèÿ).
Íà ðèñ. 4 ïðèâåäåíû òðàåêòîðèè íàãðóæåíèÿ ìåòàëëà, èìå-
þùåãî ðàçëè÷íûå ÎÍ, èç êîòîðîãî âèäíî, ÷òî åñëè äàâëåíèå
óäàðíîãî ñæàòèÿ σ
y
äîñòàòî÷íî, ÷òîáû ïåðåâåñòè íàïðÿæåííûé
ìåòàëë â ñîñòîÿíèå òåêó÷åñòè, åãî ìãíîâåííîå ñîñòîÿíèå áóäåò
õàðàêòåðèçîâàòüñÿ òî÷êîé F, ïîëîæåíèå êîòîðîé íå çàâèñèò îò
àáñöèññû òî÷êè À
i
. Ýòîò âûâîä ïîäòâåðæäàåòñÿ ðåçóëüòàòàìè
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé
ìåòàëëà â çîíå ÍÄÑ [6]. Çàìåòèì, ÷òî ïîïðàâêà, âíîñèìàÿ âòî-
ðûì ÷ëåíîì â ôîðìóëàõ (3) äëÿ ñòàëè Ñò3 ïðè σ
x
′
= 300 ÌÏà,
íå ïðåâûøàåò ~ 0,5 %.
1. Ïåòóøêîâ Â. Ã., Ôàäååíêî Þ. È. Î âçðûâíîé îáðàáîòêå
ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé//Ôèçèêà ãîðåíèÿ è âçðûâà.� 1980.
� ¹ 5. � Ñ. 64�68.
2. Ãðèøàåíêî À. È., Ïåòóøêîâ Â. Ã. Îñòàòî÷íîå íàïðÿæåí-
íî-äåôîðìèðîâàííîå ñîñòîÿíèå ìåòàëëà ïîñëå ëîêàëüíîãî
âçðûâíîãî íàãðóæåíèÿ // Àâòîìàò. ñâàðêà. � 1996. �
¹ 9. � Ñ. 9�14.
3. Kudinov V. M., Petushkov V. G. Increase of load-carrying
capacity of welded metal structures by a local explosion tre-
atment // The 8th Intern. conf. of high energy rate fabrica-
tion, San Antonio, June 17�21, 1984 (Book of abstracts). �
N. Y.: ASME, 1984. � P. 253�260.
4. Petushkov V. G., Fadeenko Yu. I., Kudinov V. M. Physical
mechanism of explosion treatment of welded joints // The
8th Intern. colloquium on gasdynamics of explosions and re-
active systems (Minsk, Aug. 24�28, 1981) (Book of abstracts).
� Minsk: S.I., 1981. � P. 164.
5. Äàâûäåíêî À. Â., Ïåòóøêîâ Â. Ã. Ïåðåðàñïðåäåëåíèå ïðî-
èçâîëüíîé ñèñòåìû âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé â íîðìàëüíî
ïàäàþùåé óäàðíîé âîëíå // Æóðí. ïðèêë. ìåõàíèêè è
òåõí. ôèçèêè. � 1983. � ¹ 2. � Ñ. 98�102.
6. Ïåòóøêîâ Â. Ã., Ôàäååíêî Þ. È., Êóäèíîâ Â. Ì. Ñíÿòèå
îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé â ñâàðíûõ øâàõ âçðûâîì // Òð.
11 ñîâåù. ïî îáðàáîòêå ìåòàëëîâ âçðûâîì (Íîâîñèáèðñê,
8�10 ñåíò. 1981 ã.). � Íîâîñèáèðñê: Èçä-âî ÑÎ ÀÍ ÑÑÑÐ,
1982. � Ñ. 103�105.
7. Ïåòóøêîâ Â. Ã., Ïàùèí À. Í. Îöåíêà ýôôåêòèâíîñòè ñíè-
æåíèÿ ñâàðî÷íûõ íàïðÿæåíèé ïðèëîæåíèåì âíåøíåé íàã-
ðóçêè // Àâòîìàò. ñâàðêà. � 1975. � ¹ 7.� Ñ. 19�23.
8. Êðàñîâñêèé ß. À. Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ïðî÷íîñòè. � Êèåâ:
Íàóê. äóìêà, 1977. � 144 ñ.
9. Äåðèáàñ À. À. Ôèçèêà óïðî÷íåíèÿ è ñâàðêè âçðûâîì. �
2-å èçä., äîï. è ïåðåðàá. � Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 1980. �
222 ñ.
10. Ìîãèëåâñêèé Ì. À. Îñîáåííîñòè ìåõàíèçìà äåôîðìàöèè
ìåòàëëîâ ïðè íàãðóæåíèè ïëîñêîé óäàðíîé âîëíîé: Àâòî-
ðåô. äèñ. … êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê. � Íîâîñèáèðñê, 1969.
� 25 ñ.
11. Ôèçèêà âçðûâà / Ïîä ðåä. Ê. Ï. Ñòàíþêîâè÷à. � Ì.:
Íàóêà, 1976. � 704 ñ.
General principles of formation of residual stresses and strains in welded joints as a result of a local explosion treatment
are considered from the positions of elastic-plastic theory. Recommendations are given on optimizing conditions of
explosion loading. It is shown that results of treatment do not depend on the presence and initial residual stresses in
weld metal.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 27.09.2000
Ðèñ. 4. Òðàåêòîðèè îòîáðàæàþùèõ òî÷åê íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ â ïëîñ-
êîñòè ãëàâíûõ íàïðÿæåíèé äëÿ ìåòàëëà ñ ðàçëè÷íûìè ÎÍ, íàãðóæåííîãî
ïëîñêîé óäàðíîé âîëíîé
3/2001 51
|