Контрольная работа по Технологиям металлов и сварке (стр. 3 из 5)
Процесс разрушения металлов невозможно объяснить, не основываясь на теории дислокаций, поскольку разрушение и пластическая деформация неразрывно связаны между собой. Предложены различные дислокационные модели образования зародышей трещин, возникающих благодаря скоплению дислокаций перед барьерами.
Не привлекая теорию дислокаций, нельзя объяснить ползучесть металлов, поскольку она определяется процессами скольжения и «переползания» дислокаций.
Дислокации оказывают существенное влияние на процесс диффузии. Так как дислокации могут быть источником вакансий (атомных дырок в кристаллической решетке), то они способствуют ускорению диффузионных процессов. Дислокации могут уменьшать работу образования зародышей новой фазы, являясь областями преимущественного ее выделения (например, при дисперсионном твердении).
Теория дислокаций описывает характер взаимодействия дислокации с дисперсными частицами других фаз и вскрывает причины упрочнения стареющих сплавов.
Итак, многие вопросы металловедения неразрывно связаны с теорией дислокаций. Теория дислокаций подсказала пути реализации скрытых резервов прочности металлов, заключающиеся в более полном использовании сил межатомных связей в кристаллической решетке. Это выразилось, в частности, в разработке принципиально новых, практически бездислокационных материалов — нитевидных кристаллов металлов и других кристаллических веществ (графита, окислов и др.), обладающих чрезвычайно высокой прочностью в повышении прочности ранее известных марок стали путем комбинированной термомеханической обработки (ТМО).
Дислокационная теория служит дальнейшему развитию металловедения и его практического приложения.
2. Контрольное задание №2
2.1 Задача №1.
Определить несущую способность N, кН, прямого растянутого стыкового шва двух листов сечением 500х25мм, из стали С275. Контроль качества шва – визуальный.
Рисунок 2.1
Решение. Определяем расчетное сопротивление стали и сварного соединения, используя данные таблицы 51, /3/. Для листовой стали С275 толщиной 25мм расчетное сопротивление по пределу текучести
Ry = 270 МПа (27 кН/см2); для сварного стыкового соединения, работающего на растяжение и при отсутствии физического контроля качества шва расчетное сопротивление по таблице 3, /3/, Rwy = 0,85R y = 0,85∙270 =
= 229,5 МПа = 22,95 кН/см2.
Расчетная длина сварного стыкового шва lw = b - 2t, отсюда lw = 500 - 2∙25 = 450мм.
Несущую способность стыкового шва N, кН, определяем из условия обеспечения прочности сварных стыковых соединений, определяемых по формуле (146), /3/
, (1)откуда
, (2)где: t – толщина свариваемых листов, t = 25мм = 2,5см;
lw – расчетная длина сварного шва, lw = 450мм = 45см;
Rwy – расчетное сопротивление стыкового шва, Rwy = 22,95кН/см2;
- коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6,/3/ 
=0,95; 
2,5 ∙ 45 ∙ 22,95 ∙ 0,95 = 2452,78 кНОтвет. Несущая способность стыкового шва
2452,78 кН.2.2 Задача №2
Определить какой расчетный изгибающий момент
, 
, может выдержать сварной стыковой шов двух листов размерами 500х25 мм из стали С275. Сварка ручная с выводом концов шва за пределы стыка; контроль качества сварки – физический, рисунок 2.2. 
Рисунок 2.2
Решение. В том случае, когда на стыковое соединение действует изгибающий момент М, напряжение в сварном шве
, 
/ 
, определяют по формуле
, (3)где
- момент сопротивления свариваемого сечения, 
;
- коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 6, /3/, =1;
- расчетное сопротивление стыкового шва, при физическом контроле качества шва 
= 
.Момент сопротивления свариваемого сечения Wω , см3, определяют по формуле
, (4)где t - толщина свариваемых листов, t = 25мм;
- расчетная длина стыкового шва, 500мм, так как сварка выполнена с выводом концов шва за пределы стыка; 
.Из формулы (3) определяем расчетный изгибающий момент М, кН∙м, по формуле
, (5) 
.Ответ. Расчетный изгибающий момент, который может выдержать стыковой шов М = 281,07 кН∙м.
2.3 Задача №3
На стыковое соединение листов сечением 500х25мм из стали С275 действуют момент М = 68кН∙м и поперечная сила Q = 1300 кН. Произвести поверочный расчет соединения. Контроль качества сварки - рентгеновский, рисунок 2.3.
Рисунок 2.3
Решение. Для листовой стали С275, используя данные таблицы 51, /3/, принимаем расчетное сопротивление по пределу текучести
=270МПа; для сварного стыкового соединения, работающего на изгиб и при наличии физического контроля качества шва по таблице 3, /3/, расчетное сопротивление Rwy = Ry = 270 МПа (27 кН/см2).Коэффициент условий работы по таблице 6, /3/,
=0,95.Расчетная длина сварного стыкового шва
= 500 - 2 ∙ 25 = 450мм.Определяем момент сопротивления по формуле (4) и нормальные напряжения по формуле (3)
, 
.Касательные напряжения вычисляют по формуле
, (6)где Q - расчетная поперечная сила, кН;
Sω - статический момент половины площади сечения шва относительно нейтральной оси, см3;
Iω - момент инерции всего сечения шва относительно нейтральной оси, cм4;
tmin - наименьшая толщина стыкуемых элементов, tmin = t = 2,5см;
Rωs – расчетное сопротивление сдвигу, Rωs =0,58Rωy=0,58∙27= 15,7кН/см2;
, (7)
. (8)Подставляя эти значения в формулу (6) получим
, (9)таким образом
.Приведенные напряжения рассчитываются по формуле
, (10)где
- нормальные напряжения в шве от изгибающего момента, 
= 17,8 кН/см2;
- среднее значение касательных напряжений;
, (11)