Deputy Director, Scientific Research Institute of Experimental Mechanics
заместитель директора, Научно-исследовательский институт экспериментальной механики
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Testing of Structures
кандидат технических наук, доцент кафедры испытания сооружений
Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Scientific Research Institute of Experimental Mechanics, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University); Professor of the Department of Construction Technologies and Structural Materials, Academy of Engineering, RUDN University
доктор технических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт экспериментальной механики, Московский государственный строительный университет (национальный исследовательский университет); профессор кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия, Российский университет дружбы народов
Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, Scientific Research Institute of Experimental Mechanics
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт экспериментальной механики
The purpose of the study is to create a methodology for standardizing the most dangerous defects in welded aluminum structures. The methodology is designed for the weld and the heat-affected zone and takes into account the stress-strain state and material properties at the location of the defect. The proposed methodology is based on the principles of linear fracture mechanics and classical approaches to metal fatigue. The methodology determines the permissible parameters of defects under static test and cyclic operational loads. Calculations using the proposed algorithm based on the generalized reduced gradient method have shown that a smaller defect size is acceptable under operational loads. Based on the conducted experiments and literature review data, functional dependencies of the threshold value of the stress intensity factor on the yield strength of the material were formulated for three groups of aluminum alloys with different chemical and stoichiometric compositions of the components. The analysis of the obtained functional dependencies showed that as the yield strength of aluminum alloys increases, the threshold value of the stress intensity factor also increases, in contrast to steels, where an increase in the yield strength leads to a decrease in the threshold value of the stress intensity factor. The methodology is illustrated by calculating the permissible parameters of defects in the installation seams of a vertical tank made of alloy 1915T. The zones where defects are likely to occur are the center of the weld and two sections of the heat-affected zone that differ in their mechanical properties. In the future, it is planned to conduct experimental studies of welds in aluminum structures obtained using various welding technologies and to expand the range of alloys under study.
Цель исследования - создание методики нормирования наиболее опасных дефектов сварных алюминиевых конструкций. Методика разработана для сварного шва и зоны термического влияния и учитывает напряженно-деформированное состояние и свойства материала в месте расположения дефекта. Предложенная методика базируется на постулатах линейной механики разрушения и классических подходах усталости металлов. Определяются допустимые параметры дефектов при приложении статической испытательной и циклической эксплуатационной нагрузки. Расчеты по предложенному алгоритму методом обобщенного приведенного градиента показали, что при эксплуатационной нагрузке допускается меньший размер дефекта. На базе проведенных экспериментов и данных литературного обзора были сформулированы функциональные зависимости порогового значения коэффициента интенсивности напряжений от предела текучести материала для трех групп алюминиевых сплавов с различным химическим и стехиометрическим составом компонентов. Анализ полученных функциональных зависимостей показал, что при увеличении предела текучести алюминиевых сплавов пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений также возрастает в отличие от сталей, у которых повышение предела текучести приводит к снижению порогового значения коэффициента интенсивности напряжений. Методика проиллюстрирована расчетом допустимых параметров дефектов в монтажных швах вертикального резервуара из сплава 1915Т. Рассмотрены зоны, в которых существует вероятность возникновения дефектов - центр шва и два участка зоны термического влияния, отличающихся по своим механическим свойствам. В дальнейшем предполагается проведение экспериментальных исследований сварных швов в алюминиевых конструкциях, полученных различными технологиями сварки и расширение номенклатуры исследуемых сплавов.