Б.1 Для определения корректирующего коэффициента K 3, используемого при вычислениях коэффициентов запаса сопротивления усталости сварных конструкций из стального проката, изготавливают серию типовых сварных образцов, проводят стендовые вибрационные испытания и, основываясь на их результатах, вычисляют корректирующий коэффициент K 3 по формуле
, (Б.1)
гдеσ−1 − среднее значение предела выносливости стандартного образца из применяемой стали при изгибе с симметричным циклом нагружения;
σ R − предел выносливости типового сварного образца из применяемой стали, определяемый в результате стендовых вибрационных испытаний при изгибе с асимметричным циклом нагружения с коэффициентом асимметрии R = 0,25;
σ R (Ст3сп5) − предел выносливости типового сварного образца, изготовленного из проката категории 5 по ГОСТ 14637 из стали Ст3сп по ГОСТ 380 при изгибе с асимметричным циклом нагружения с коэффициентом асимметрии R = 0,25;
σ−1(Ст3сп5) − предел выносливости стандартного образца, изготовленного из проката категории 5 по ГОСТ 14637 из стали Ст3сп по ГОСТ 380 при изгибе с симметричным циклом нагружения.
Принимают σ−1(Ст3сп5) = 195 МПа,σr(Ст3сп5) = 90 МПа.
Б.2 Типовой сварной образец (рисунок Б.1) представляет собой полую сварную балку прямоугольного сечения с накладкой прямоугольной формы.
Рисунок Б.1 – Типовой сварной образец
При изготовлении и подготовке образцов к испытаниям необходимо учитывать следующее:
- образцы изготавливают на предприятии, изделия которого подлежат контролю по коэффициентам запаса сопротивления усталости;
- накладку приваривают после изготовления и полного остывания балки.
- не допускается после приварки накладки к горизонтальному листу балки выполнять сглаживающую механическую обработку по границе сплавления шва в месте перехода его на горизонтальный лист балки;
- не допускаются наклеп, аргонодуговая обработка и другие способы упрочняющей или сглаживающей обработки, а также термическая обработка.
Б.3 На испытания представляют не менее 10 типовых сварных образцов, изготовленных с учетом требований Б.2.
Б.4 Испытания проводят на стенде, оборудованном счетчиком циклов, по схеме поперечного изгиба балки, лежащей на двух опорах, как показано на рисунке Б.2.
Рисунок Б.2 – Схема нагружения типового сварного образца
(точка приложения пульсирующей нагрузки P может быть изменена
в зависимости от конструкции стенда)
Б.5 Испытания проводят на базе 107 циклов нагружения.
Коэффициент асимметрии цикла нагружения R устанавливают равным 0,25.
Б.6 При подготовке испытаний для каждого образца задают (с учетом результатов испытаний предыдущих образцов) номинальное максимальное напряжение цикла нагружения σ max в сечениях балки I – Iи I' – I' в соответствии с рисунком Б.2 и вычисляют номинальное минимальное напряжение цикла σ min, МПа, по формуле
σ min = R ∙ σ max. (Б.2)
Ориентировочные значения сил Pmax и Pmin, кН, вычисляют по формулам
, (Б.3)
, (Б.4)
где W I–I – номинальный момент сопротивления поперечного сечения балки, см3 (W I–I = 405 см3);
L I – номинальное расстояние от точки приложения силы Р до границы лобового шва приварки накладки, мм (см. рисунок Б.1, L I = 378 мм).
Окончательные значения сил Pmax и Pmin, фактически создающие заданные уровни напряженного состояния σ max и σ min в сечениях балки I – I и I' – I', определяют с помощью тензометрирования. Тензорезисторы 1 – 4 устанавливают по схеме, приведенной на рисунке Б.3, в сечениях балки II − II и II' – II'.
П р и м е ч а н и е – Тензорезисторы устанавливают на расстоянии 60 мм от границы лобового сварного шва приварки накладки (сечения балки I – I и I' – I') для исключения влияния на их показания концентратора напряжений на границе лобового шва.
 |
Рисунок Б.3 – Схема установки тензорезисторов на типовом сварном образце
(вид на образец сверху)
Номинальные напряжения 
и 
в сечении балки II – II (II' – II') вычисляют по формулам:
(Б.5)
, (Б.6)
где σ max и σ min – номинальные максимальное и минимальное напряжения в сечении I – I(I' – I'), задаваемые для испытаний конкретного образца;
L I и L II – номинальные расстояния от точки приложения силы Р до сечений I – Iи II – II соответственно (L I = 378 мм; L II = 318 мм).
Б.7 Циклическое (вибрационное) нагружение каждого образца осуществляют установленными на стенде силами Pmax и Pmin, создающими заданный уровень напряженного состояния σ max для конкретного образца, подтвержденный показаниями тензорезисторов.
Б.8 Перед началом испытаний каждого образца счетчик циклов обнуляют.
Циклическое нагружение каждого образца осуществляют до достижения базы испытаний, указанной в Б.5, или до момента возникновения усталостной трещины длиной от 5 до 10 мм на границе (см. рисунок Б.2) лобового (поперечного) шва приварки накладки.
Б.9 При возникновении усталостной трещины в ином, чем указано в Б.8, месте испытания данного образца прекращают, и результат испытаний данного образца из рассмотрения с целью определения значения σ R исключают.
Б.10 Наличие усталостных трещин определяют методом «керосиновой пробы», который заключается в том, что на поверхность образца в зоне предполагаемого возникновения усталостной трещины при испытаниях наносят кисточкой смесь керосина с маслом в объемном соотношении 3: 1. Наличие усталостной трещины характеризуется образованием воздушных пузырьков, наблюдаемых визуально при циклическом нагружении типового сварного образца.
Допускается применение других методов, обеспечивающих обнаружение усталостной трещины длиной от 5 до 10 мм.
Б.11. Результаты испытаний каждого образца заносят в журнал испытаний.
Б.12 Пределом выносливости типового сварного образца σ R считают значение σ max, при котором не менее двух образцов не имеют усталостных трещин в зонах, указанных в Б.8, после достижения базы испытаний, указанной в Б.5. При этом из рассмотрения исключают образцы в соответствии с Б.9.
