[speaky]

Здравствуйте! Впервые на подобном форуме. Каким расчетом можно определить минимальное сечение, которое приведет к необратимым последствиям при различных нагрузках? Суть в чем, необходимо определить максимально допустимую площадь дефекта в сварном соединении, За конкретные параметры прошу Вас взять произвольный пример. Например, имеем стыковой сварной шов, сталь 20, толщина свариваемых пластин 10 мм. Нагрузки- произвольно, например, грузоподъемный механизм (растяжение-сжатие какое-нибудь или механизм вращающийся на больших оборотах. Что из себя будет представлять такой расчет наиболее простым способом. Еще раз - цифры из головы. Мне бы пример расчета увидеть. С механикой и сапром никогда дела не имел...

[Tyhig]

Много написал. Но вообще я в сварке профан. На форуме куча людей более шарящих. Идите в конкретную ветку форума по вашей отрасли. Везде свои нормы и расчёты.
Offtop: 1) Сварной шов исполняется по нормам (машиностроительным РД или строительным СП). В нормах регламентируются допустимые размеры дефектов. После сварки определённый нормами и документацией % длины и количества швов подвергается одной или нескольким проверкам (это после 100% визуального осмотра). По итогам шов бракуется и переваривается или заменяется конструкция.
Таким образом ваш вопрос относится только к научной деятельности.
2) Если же всё-таки инженерная деятельность, то расчёты швов по РД или СП. Причём зачастую в машиностроении отсутствуют конкретные нормы на конкретные изделия. Тогда ?общепринято было в СССР? использовать строительный СНиП (ныне СП Стальные конструкции).
3) В научном исследовании возможно моделирование шва в тяжёлых и дорогих МКЭ программах. Причём программы среднего уровня (скад, лира) могут не подойти так как в шве может произойти пластичность и некоторыми нормами в строительстве допускается пластичное состояние например части балок (части стенки, если не путаю). Пластичность моделируется при помощи задания вместо Е некоего графика. В принципе СКАД это допускает вроде бы как (не пробовал). Но подозреваю, что в средних и лёгких программах будут проблемы с трёхмерными телами и с пластичностью.
4) Кроме того при моделировании шва потребуется учесть, то что в инженерных расчётах игнорируется (идёт в счёт коэффициентов) - напряжения в шве при сварке, поверхностное уплотнение, неравномерное распределение напряжений как по длине, так и по сечению и т.п.

5) Это научная задача очень нужна и важна. Однако пока что все обходятся формулами с коэффициентами запаса для конкретных расчётов. И не существует программы для моделирования швов. Есть только Ансис/плаксис/абакус/мидас и т.п. для общего моделирования всего на свете.
Прикладной программы для моделирования именно сварных швов я не знаю. Хотя она очень нужна в том же скаде.

6) Разумеется инженеры считают вручную за 2 минуты по СП на КМ. Но там и коэффициенты запаса 1,2-1,6 на всё про всё. И, в сложных ситуациях, шов так просто и не посчитать.

Сам в шоке.
Можете написать диссертацию и создать 3Д программу. Все тут вам помогут. Благородное дело. Но сложное.

7) Кроме прочего часто (для мачт, башен при пульсации и т.п., при динамике, в подкрановых конструкциях) требуются расчёты на усталость. Тут вообще беда. В строительстве нет нормы назначающей кол-во циклов нагружений за жизнь здания/сооружения. В машиностроении всё проще, там это есть в ТЗ или очевидно или считается.
В машиностроении зачастую вся техника динамично двигается.
8) Для трубопроводов отдельный СП, вроде бы, в строительстве.

9) Научную задачу я бы решал в 4Д учитывая рост дислокаций во времени. Это, наверное, возможно опытным путём.

[Liukk]

Дефекты это концентраторы напряжений, которые могут располагаться случайным образом на теле шва. Их можно считать :
1. по Сопромату (строительной механике) - см. н-р, курс Тимошенко, там много написано про расчёт напряжений пластины с отверстием, работающей на растяжение.
2. Методом конечных элементов., как в уже упомянутом ANSYS"е, так и в конструкторских программах, например SolidWorks'е (приложение (SolidWorks Simulation). В SW один подобный расчёт делается за минуту, но многое будет зависеть от местоположения дефекта, его габаритов и пр, но, думаю, за час можно просчитать достаточное количество вариантов (вместе с построением модели)
Так что, по-моему, без механики или САПРа не обойтись.
Динамику в SW (а также ветровые/снеговые нагрузки) также просчитать можно.

P.S. пример работы пластины с дефектом и без. (нагрузка, закрепление, размер пластины и её материал одинаковые) Считал в SolidWork Simulation.

[Serge Krasnikov]

speaky, не могу тебе сказать так с ходу(материалы лежат на работе), но для грузоподьемных механизмов существуют РД по-моему на ремонт и изготовление грузоподьемных устройств, там указаны методы контроля сварных соединений и указаны какие сварные швы подлежат обязательному контролю и каким способом.
Я не знаю какой узел у вас, но насколько я помню подлежат контролю расчетные(несущие) коеструкции, например пролётные балки.
В своё время, у нас не было ультразвукового контроля мы нанимали стороннюю организацию и она давала нам документ о качестве сварного соединения.

[speaky]

Сообщение от Liukk Дефекты это концентраторы напряжений, которые могут располагаться случайным образом на теле шва. Их можно считать : 1. по Сопромату (строительной механике) - см. н-р, курс Тимошенко, там много написано про расчёт напряжений пластины с отверстием, работающей на растяжение. 2. Методом конечных элементов., как в уже упомянутом ANSYS"е, так и в конструкторских программах, например SolidWorks'е (приложение (SolidWorks Simulation). В SW один подобный расчёт делается за минуту, но многое будет зависеть от местоположения дефекта, его габаритов и пр, но, думаю, за час можно просчитать достаточное количество вариантов (вместе с построением модели) Так что, по-моему, без механики или САПРа не обойтись. Динамику в SW (а также ветровые/снеговые нагрузки) также просчитать можно. P.S. пример работы пластины с дефектом и без. (нагрузка, закрепление, размер пластины и её материал одинаковые) Считал в SolidWork Simulation.

Здравствуйте! Solidworks инересный вариант. А как наз. литература полностью "см. н-р, курс Тимошенко"? Не могу найти. Попробую разобраться.

" его габаритов" - наверное, ключевой момент моих интересов.

Сообщение от Serge Krasnikov speaky, не могу тебе сказать так с ходу(материалы лежат на работе), но для грузоподьемных механизмов существуют РД по-моему на ремонт и изготовление грузоподьемных устройств, там указаны методы контроля сварных соединений и указаны какие сварные швы подлежат обязательному контролю и каким способом. Я не знаю какой узел у вас, но насколько я помню подлежат контролю расчетные(несущие) коеструкции, например пролётные балки. В своё время, у нас не было ультразвукового контроля мы нанимали стороннюю организацию и она давала нам документ о качестве сварного соединения

Это мне хорошо известно. К сожалению, эти нормы существуют далеко не на все ситуации. Вот из-за одной такой ситуации (отсутствие критериев допустимости) мне посоветовали рассчитать минимальную площадь сечения, которая приведет к необратимым последствиям. Как я понимаю, это больше в плоскости сапра. Решил познакомиться с литературой, но подобной задачи пока не обнаружил. Мне бы понять, что искать конкретно, по этому обратился на спец форум за конкретным примером по данной задаче.

Сообщение от Liukk см. н-р, курс Тимошенко

.

А как наз. литература полностью? Не могу найти.

Сообщение от Liukk например SolidWorks'е (приложение (SolidWorks Simulation). В SW один подобный расчёт делается за минуту, но многое будет зависеть от местоположения дефекта, его габаритов и пр, но, думаю, за час можно просчитать достаточное количество вариантов (вместе с построением модели)

Очень интересный вариант. Попробую разобраться.

Сообщение от Serge Krasnikov не могу тебе сказать так с ходу(материалы лежат на работе), но для грузоподьемных механизмов существуют РД по-моему на ремонт и изготовление грузоподьемных устройств, там указаны методы контроля сварных соединений и указаны какие сварные швы подлежат обязательному контролю и каким способом. Я не знаю какой узел у вас, но насколько я помню подлежат контролю расчетные(несущие) коеструкции, например пролётные балки. В своё время, у нас не было ультразвукового контроля мы нанимали стороннюю организацию и она давала нам документ о качестве сварного соединения.

Это мне хорошо известно. К сожалению, эти нормы существуют далеко не на все ситуации. Вот из-за одной такой ситуации (отсутствие критериев допустимости) мне посоветовали рассчитать минимальную площадь сечения, которая приведет к необратимым последствиям. Как я понимаю, это больше в плоскости сапра. Решил познакомиться с литературой, но подобной задачи пока не обнаружил. Мне бы понять, какие конкретные примеры задач искать, по этому обратился на спец форум за примером по данной задаче.

[Liukk]

Сообщение от speaky см. н-р, курс Тимошенко"? Не могу найти. Попробую разобраться.

Тимошенко "Сопротивление материалов" т2 Глава VIII Концентрация напряжений. есть в download'е http://dwg.ru/dnl/11284

[speaky]

Сообщение от Liukk P.S. пример работы пластины с дефектом и без. (нагрузка, закрепление, размер пластины и её материал одинаковые) Считал в SolidWork Simulation. Миниатюры

Solidwork пока запустить не удается, но если я правильно понял, то такой же простенький расчет можно совершить в КОМПАС. Начал знакомиться. Выбираю сталь (из библиотеки), строю пластину, по торцам указываю "крепления" (правильно ли я понял, что места крепления - это могут быть сварные швы и др.) прикладываю равномерное усилие и пластина начинает прогибаться по вектору усилия (первый скрин). Далее делаю сквозное отверстие, остроконечную вырезку (скрин 2). Чем светлее оттенки и по графику выше значения вокруг вырезанных в пластине элементов, тем и толкуется повышенная концентрация напряжения в этих местах. На последних скринах, я попробовал внутри пластины вырезать хаотичный элемент. И картинка тоже вроде поменялась, если верить Компасу.
Надеюсь, я на правильном пути? Если так, я могу представить вместо пластины сечение шва, скосы под разделку кромок будут местами крепления, далее правильно нагрузку указать и поэкспериментировать с внутренними несплошностями?

[Tyhig]

Ни фига себе компас развили. И что, верно считает ?

Почему-то мне кажется, что эта задача не из статики. Возможно надо учитывать скорость роста дефекта при заданных условиях.

[Liukk]

Сообщение от Tyhig Ни фига себе компас развили. И что, верно считает ?

Это платное приложение к компасу, называется APM FEM. Давно уже в продаже. Бледная копия SolidWorks Simulation. Расчёты делает, но врёт.
Делал тест. Посчитал балку на изгиб по Сопромату, в SW Simulation, компасе и T-Flex'е.
SW S дал напряжения с расхождением в 1,5% от сопромата.
T-Flex - на 10% больше.
компас на 30% МЕНЬШЕ!!! Причём считал дольше всех остальных вместе взятых. Даже калькулятор оказался быстреее!
Звонил в Аскон, высяснял ситуацию, мне прямо ответили, что они не гарантируют точность результатов и предложили использовать расчётную программу APM WinMachine. Программа сия довольно странная, ибо делает импорт файлов из компаса при расчёте металлоконстркуций, но при расчёте обычных деталей на прочность файлы компаса не понимает, (требуется конвертация в step), хотя файлы Инвентора - пожалуйста... При конвертации иногда возникают всякие неожиданности. У меня, например, фаска по наружному цилиндру на одной поверхности из пяти превратилась в APM FEM в поднутрение ...., а в остальных четырёх было всё нормально.

----- добавлено через ~13 мин. -----

Сообщение от speaky по торцам указываю "крепления" (правильно ли я понял, что места крепления - это могут быть сварные швы и др.)

Неправильно. Крепление, это крепление, а рассчитывать нужно именно сварной шов. Кстати, в местах крепления программа может давать не вполне адекватные данные, поэтому тут нужно "включать голову" и отсекать "выколотые точки". В сопромате вообще считается, что нагрузки в местах крепления не подчиняются принятым законам сопромата. Выравнивание происходит примерно на расстоянии равном, максимальному поперечному размеру (ширине) детали. Поэтому знание Сопромата при расчётах методом МКЭ ОБЯЗАТЕЛЬНО! См мою левую картинку (без отверстия), там хорошо заметно, что максимальное напряжение именно на заделке. Это место нужно исключить из рассмотрения при оценке прочности детали.
Строить нужно именно сварной шов, задавать материал сварного шва (а он по свойствам должен отличаться от основного материала). И расчёт вести не по детале, а в сборке.
В толщине детали должно быть три слоя элементов сетки, иначе программа будет давать заниженные значения напряжений и прогибов.

----- добавлено через ~3 мин. -----

Сообщение от speaky Надеюсь, я на правильном пути?

Для начала прочитайте Сопромат.

[Dima888]

Сообщение от speaky …. Нагрузки- произвольно, например, грузоподъемный механизм (растяжение-сжатие какое-нибудь или механизм вращающийся на больших оборотах...

ГПМ действующие нагрузки – навскидку:
- растяжение/сжатие;
- кручение;
- изгиб;
- температурный режим;
- предельные/средние (режим работы крана);
- условия эксплуатации (ветер, снег, химия и т.д.);
- технологические (металлургия);
- динамические/статические;
- инерция (от груза на канатах, от скоростей движения);
- монтажные, транспортные ….
и т.д. и т.п.
Ув. speaky – обратимся к первоисточнику: вам ”специалисты” насоветовали на смежном Форуме (в разделе UT – где теоретик объясняет теоретику) о возможности расчета min допустимого дефекта, отталкиваясь от действующих нагрузок на сварное соединение… извините – но это Б Р Е Д.

[ETCartman]

Сообщение от Liukk SW S дал напряжения с расхождением в 1,5% от сопромата. T-Flex - на 10% больше. компас на 30% МЕНЬШЕ!!! Причём считал дольше всех остальных вместе взятых. Даже калькулятор оказался быстреее! Звонил в Аскон, высяснял ситуацию, мне прямо ответили, что они не гарантируют точность результатов и предложили использовать расчётную программу APM WinMachine. .

SW S исользует квадратичные элементы (с промежуточными узлами), версия встроенная в компас - с линейной аппроксимацией поля перемещений, без промежуточных узлов. APM WinMachine - квадратичные. Линейные элементы (тетраэдры) - не точны и даже не сходятся к точному результату, что в принципе хорошо известно. Их никогда не используют в программах, а если встраивают иногда - только для познавательных целей. В компас это дело включено для целей рекламы более дорогого продукта.
Это крайне сомнительный маркетинг - обычно ограничивают количество элементов но не допускают чтобы программа считала не верно.

По существу ответа на вопрос. Сопромат тут не поможет, размеры дефектов устанавливаются более сложными подходами. Для острых дефектов используется механика разрушения.

Нажмите для просмотра

https://www.youtube.com/watch?v=SaHBhzg7778Есть разнообразные РД и ПБ в которых размеры дефектов регламентируются в зависимости от назначения конструкции и вида нагрузки. Их и используйте

[speaky]

Здравствуйте

Сообщение от ETCartman По существу ответа на вопрос. Сопромат тут не поможет, размеры дефектов устанавливаются более сложными подходами. Для острых дефектов используется механика разрушения. Есть разнообразные РД и ПБ в которых размеры дефектов регламентируются в зависимости от назначения конструкции и вида нагрузки. Их и используйте

Хочу понять, как закладываются нормы допустимости дефектов для неразрушающих методов контроля. Особенно для ультразвука. За основу берется, в основном, предельно допустимая "площадь" плоского дна отверстия. Для ГПМ и других специальных областей нормы существуют. Но в моей практике очень много нестандартных ситуаций и контролируемых изделий, на которые нет никаких норм. Лично для себя хочу найти механизм подачи полезной информации "заказчику" контроля. Хотя и не обязан....

Сообщение от ETCartman APM WinMachine - квадратичные

Значит, winmachine будет точнее?

Сообщение от ETCartman Для острых дефектов используется механика разрушения

То есть, программы для расчета прочности по существу вопроса будут не применимы?

[ETCartman]

Сообщение от speaky Значит, winmachine будет точнее?

ну да, там более широкий выбор конечных элементов. будет тот же результат что и в SWS теми же элементами

Сообщение от speaky То есть, программы для расчета прочности по существу вопроса будут не применимы?

например у вас есть острый дефект. допустим конструкция работает как статически нагруженная (снег-ветер и тд относятся сюда же). Количество циклов не велико. Материал имеет подходящую климатической зоне ударную вязкость (не кипящая сталь), либо низкие температуры не возможны. В этом случае острый дефект не значит ничего, какое бы напряжение там не было, а в вершине острого дефекта или трещины оно теоретически равно бесконечности. Если низкие температуры возможны а сталь где то 70х годов выпуска + высокий уровень напряжений, то это опасно.
Если конструкция работает в условиях циклического нагружения - там задача допустимого размера дефекта имеет смысл. Первый вопрос - где этот дефект, в какой зоне. Если это стыковой шов растянутого элемента и прилично нагруженный - то это опасно. Если это угловой шов с каким то там сложным НДС вокруг и далеко от наиболее напряженной зоны - то это не опасно. Собственно методики расчета такого рода есть - надо смотреть РД. Смысл их в том, что определяется число циклов до момента возникновения трещины и подрастания ее до опасной величины. Просто если вы в программе зададите этот дефект, мелко разобьете его и получите большое напряжение - это ни о чем не говорит. И даже расчет на усталость штатными средствами программы (для нового проектирования) тут не годится. ну вот как тут - что то в этом роде

[Liukk]

Сообщение от speaky То есть, программы для расчета прочности по существу вопроса будут не применимы?

Всё будет зависеть от пластичности материала. В Сопромате это называется "расчёт за пределами упругости" когда допускается в отдельных местах превышения предела текучести. Если материал пластичный (например сталь 20) то, если область текучести небольшая, ничего страшного не произойдёт, будет просто местная деформация и местный наклёп. А вот если материал хрупкий, а в зоне сварного шва это встречается постоянно - то вероятность разрушения по сварному шву резко увеличивается.
Классический пример - разрушение судов типа Либерти по сварному шву.
"Наиболее характерным примером является разрушение судов Либерти, четвертая часть всех разрушений которых инициировалась в углах люков. В конструкции люка ( рис. 19) имелось много острых углов, а использование накладных листов под палубой вызывало концентрацию напряжения из-за наличия дополнительных сварных швов. В этой конструкции концентраторами напряжений являлись участки сварных швов с частичным проваром, которые вели себя как трещины. Вследствие наличия высоких напряжений и дефектов сравнительно легко инициировалось хрупкое разрушение." взято отсюда http://www.ngpedia.ru/id368873p1.html
ещё http://msd.com.ua/osnovy-teorii-proc...orpusov-sudov/