Расчет напряженно-деформированного состояния и долговечности сварного соединения рамных узлов с учетом остаточных напряжений
https://doi.org/10.21285/2227-2917-2025-1-31-43
EDN: BOHOQA
Аннотация
Внутренние напряжения могут возникать при любом технологическом процессе изготовленная конструкций. Наибольший интерес к ним возник в 30-е г. в связи с применением сварки как одного из основных видов соединения. Исследование вопросов прочности сварных соединений потребовало изучения механизма возникновения и развития сварочных напряжений и деформаций. Эксплуатация промышленных зданий с усиленными металлоконструкциями показала, что при воздействии преимущественно статических нагрузок случаи разрушения узлов рамных элементов редки. При длительном воздействии динамических нагрузок чаще всего выходят из строя сварные соединения, фиксирующие элементы усиления. Остаточные напряжения, возникающие после различных воздействий на деформируемое тело, играют важную роль в определении долговечности и точности размеров изделий. В металле с остаточными напряжениями существуют зоны упругих деформаций противоположных знаков. При разрезании изделия или удалении поверхностного слоя происходит упругое снятие макронапряжений. Определение остаточных напряжений механическим методом основано на измерении вызванных этим деформаций, что позволяет вычислить их величину и знак. В рамках исследования было изучено влияние остаточных сварочных напряжений на срок службы усиленных рамных узлов при динамических нагрузках. Анализ проводился с использованием численного моделирования в программной среде Ansys.
Ключевые слова
металлические конструкции,
рамные узлы,
долговечность,
динамическая нагрузка,
остаточные напряжения,
усиления
Об авторах
А. К. Аль-Сабаеи
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Аль-Сабаеи Арафат Касем, ассистент кафедры строительства и городского хозяйствa
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
В. Э. Абсиметов
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Абсиметов Владимир Эскендерович, д.т.н., профессор кафедры строительства и городского хозяйств
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Список литературы
1. Серенко А.Н. Оценка степени влияния остаточных напряжений на выносливость сварных конструкций. Часть 1. // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2005. № 15. С. 134–138.
2. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. М.: Машиностроение,1968. 236 с.
3. Абсиметов В.Э. Дефекты монтажа, методы устранения надежность и долговечность строительных конструкций: монография. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2021. 222 с.
4. Пичугин С.Ф. Надежность стальных конструкций производственных зданий. М.: Ассоциация строительных вузов, 2011. 455 с.
5. Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Проблемы оценки надежности металлических конструкций // Наука и инновации в строительстве. Сб. докладов VI Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 50-летию кафедры строительства и городского хозяйства (г. Белгород, 14 апреля – 14 февраля 2022 г.). Белгород, 2022. С. 9–14. EDN: JAMVYL.
6. Аль-Сабаеи А.К. Усиление узлов опирания и сопряжения строительных металлоконструкции // V Междунар. студенческий строительный форум-2020. Сб. докладов (г. Белгород, 26 ноября 2020 г.). Белгород, 2020. С. 23–30. EDN: BIGXLH.
7. Huei-Huang Lee Finite Element Simulations with ANSYS Workbench. Theory, Applications, Case Studies. Browse Books: SDC Publications, 2023. 600 p.
8. Belen'kii D.M., Vernezi N.L., Cherpakov A.V. Changes in The Mechanical Properties of Butt Welded Joints in Elastoplastic Deformation // Welding International. 2004. Vol. 18. Iss. 3. P. 213–215. https://doi.org/10.1533/wint.2004.3268.
9. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. 239 с.
10. Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций / пер. с нем. О.О. Андреев. М.: Стройиздат, 1994. 288 с.
11. Абсиметов В.Э. Проектирование стальных конструкций с применением Еврокодов [EN 1993] примеры расчета: монография. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. 142 с. EDN: LXWUEK.
12. Абакумов Р.Г., Аль-Сабаеи А.К. Оценка уровня надежности вариантов усиления строительных металлоконструкций с использованием математической модели вероятности их безотказной работы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2021. № 7. С. 44–50. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-7-44-50. EDN: OHUORF.
13. Солодов Н.В., Водяхин Н.В., Кочерженко В.В. Напряженно-деформированное состояние при реализации смятия и сдвига в болтосварном соединении // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2022. № 12. С. 18–27. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2022-7-12-18-27. EDN: FDIPMX.
14. Аль-Сабаеи А.К. Обоснование методов усиления строительных металлоконструкций при повторностатических нагружениях // Проектирование и строительство. Сб. науч. трудов 5-й Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров (г. Курск, 12 марта 2021 г.). Курск, 2021. С. 16–21. EDN: OUOMLH.
15. Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Расчет НДС рамным узлам строительных металлоконструкций при их усилении // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 4. С. 26–35. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2024-9-4-26-35. EDN: IKFGMA.
16. Sadat A.B., Bailey J.A. Residual Stresses in Turned AISI 4340 Steel // Experimental Mechanics. 1987. Vol. 27. P. 80–85. https://doi.org/10.1007/BF02318868.
17. Liu C.R., Barash M.M. Variables Governing Patterns of Mechanical Residual Stress in a Machined Surface // Journal of Engineering for Industry. 1982. Vol. 104. Iss. 3. P. 257–264. https://doi.org/10.1115/1.3185828.
18. Сидоров М.М., Голиков Н.И. Остаточные сварочные напряжения монтажных соединений трубопроводов из низколегированных сталей, эксплуатирующихся в северных регионах // Сварка и диагностика. 2022. № 5. С. 49–52. https://doi.org/10.52177/2071-5234_2022_05_49. EDN: CYAWAH.
19. Jiang Guo, Haiyang Fu, Bo Pan, Renke Kang Recent Progress of Residual Stress Measurement Methods: A Review /Chinese Journal of Aeronautics. 2021. Vol. 34. Iss. 2. P. 54–78. https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.10.010.
20. Мазеин П.Г., Прусаков Д.В., Цунин А.В. Моделирование остаточных напряжений и деформаций, возникающих при дорновании // Известия Челябинского научного центра УРО РАН. 2001. № 1. С. 101–110. EDN: BJIIPX.
21. Красильников Л.А. Остаточные напряжения и циклическая прочность холоднотянутой и отпущенной стальной проволоки // Сталь. 1956. № 6. С. 562–565.
22. Спицин В.И., Троицкий О.А. Электропластическая деформация металлов. М.: Наука, 1985. 160 с.
23. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с.
Рецензия
Для цитирования:
Аль-Сабаеи А.К., Абсиметов В.Э. Расчет напряженно-деформированного состояния и долговечности сварного соединения рамных узлов с учетом остаточных напряжений. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2025;15(1):31-43. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2025-1-31-43. EDN: BOHOQA
For citation:
Al-Sabaeei A.Q., Absimetov V.E. Calculation of stress-strain state and durability of welded joints of frame assemblies with regard to residual stresses. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost. 2025;15(1):31-43. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2025-1-31-43. EDN: BOHOQA
Просмотров:
45
Послать статью по эл. почте 