Ваш браузер устарел.

Для того, чтобы использовать все возможности сайта, загрузите и установите один из этих браузеров.

скрыть

Article

  • Title

    INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF STRUCTURAL INHOMOGENEITIES ON THE STRENGTH OF WELDED JOINTS OF FUNCTIONALLY GRADIENT MATERIALS

  • Authors

    Usov Аnatoly Vasyl’ovych
    Morozov Yuriy A.
    Kunitsyn M.
    Tonkonozhenko A.
    Chernush I.

  • Subject

    MACHINE BUILDING. PROCESS METALLURGY. MATERIALS SCIENCE

  • Year 2020
    Issue 1(60)
    UDC 621.791:669.71-519.711.876
    DOI 10.15276/opu.1.60.2020.03
    Pages 21-34
  • Abstract

    The effect of defects on the mechanical properties of joints of functionally gradient materials, which depends on their shape, operating conditions, and the nature of the load, is considered. The presence of defects in the welded joints significantly reduces the working ability of the structures and, under certain conditions, can lead to their destruction. The problem of the strength of structures that have welded joints is because of the installation of local stress concentrators, near defects of the cracks in which the stresses are well above average. To determine the strength of welded joints and to establish the requirements for their quality, a mathematical model is built that allows you to investigate the impact of the most likely defects on the strength of the joints. The defects taking place in the welding joints on the load-bearing capacity of the structures can be realized by the necessary criterion of local destruction of К1с and the action of operational loads. Based on the value of the stress intensity factor and the value of the heat flux acting on the structure found by the model, by which the stresses are formed in the joint, it is possible to determine the limiting values of the defect size, at which this defect will remain in equilibrium without forming the main crack. The adequacy of the research results obtained was theoretically verified by the strength of welded joints of aluminum alloys, taking into account hot cracks in them. The deformation strengthening of welded joints, which occurs in high-strength complex alloyed aluminum alloys, reduces their strength because of the appearance of intermetallic phases in them, and welds.

  • Keywords weld strength, defect, mathematical model, stress intensity factor, adequacy
  • Viewed: 100 Dowloaded: 4
  • Download Article
  • References

    Література

    1. Промышленные алюминиевые сплавы: Справочник / С.Г. Алиева и др. ; под редак. Белов А.Ф. и др. М. : Металлургия, 1984. 528 с.

    2. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Состояние и перспективы применения алюминиевых сплавов в сварных конструкциях. Киев : Наук. думка, 1975. 48 с.

    3. Колобнев Н.И., Фридляндер И.Н. Алюминий-литиевые сплавы – новый этап снижения массы летательных аппаратов. Авиационные материалы на рубеже ХХ–ХХI веков. 1994. С. 89–92.

    4. Алюминий и его сплавы в современных сварных конструкциях / Ищенко А.Я., Лабур Т.М., Бер- надский В.Н., Маковецкая О.К. Киев : Екотехнологія, 2006. 112 с.

    5. Овчинников В.В., Дриц А.М., Крымова Т.В. Технологические особенности производства сварных конструкций летательных аппаратов из алюминиево-литиевого сплава 1460. Сварочное про- изводство. 1997. № 12. С. 26–29.

    6. Dawes C.J. An introduction to friction stir welding and its development. Welding & Metal Fabrication. 1995. № 1. P. 13–16.

    7. Покляцкий А.Г., Ищенко А.Я., Яворская М.Р. Прочность сварных соединений алюминиевых сплавов при сварке трением с перемешиванием. Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації кон- струкцій, споруд та машин / За ред. Б. Є. Патона. Київ : ІЕЗ ім. Є.О. Патона, 2006. С. 365–367.

    8. Kallee S., Nicholas D. Causing a stir in the future. Welding and Joining. 1998. № 2. P. 18–21.

    9. Ищенко А.Я., Подъельников С.В., Покляцкий А.Г. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (Обзор). Автоматическая сварка. 2007. № 11. С. 32–38.

    10. Kunitsyn M.V., Usov A.V. Tribocorrosion research of NI-Al2O3/TIO2 composite materials obtained by the method of electrochemical deposition. Сучасні техноглогії в машинобудуванні. 2017. № 12. P. 61–70.

    11. Морозов Н.Ф. Математические вопросы теории трещин. Москва : Наука. 1984. 256 с.

    12. Попов Г.Я. Избранные труды. Том 1, 2. Одесса : Издат.-полиграф. дом ВМВ, 2007. 896 с.

    13. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Пер. с яп. Киев .: Наукова думка, 1978. 352 с.

    14. Попов Г.Я. Концентрация упругих напряжений возле штампов, разрезов, тонких включений и подкреплений. Москва : Наука, 1982. 344 с.

    15. Усов А.В. Математическое моделирование процессов контроля покрытия элементов конструкций на базе СИУ. Проблемы машиностроения. 2010. Т. 13, №1. С. 98–109.

    16. Моделирование систем: монография / Оборский Г.А., Дащенко А.Ф., Усов А.В., Дмитришин Д.В. Одесса : Астропринт, 2013. 664 с.

    17. Введение в методы оптимизации и теорию технических систем / Усов А.В., Оборский Г.А., Морозов Ю.А., Дубров К.А. Одесса : Астропринт, 2005. 496 с.

    18. Райс Дж. Математические методы в механике разрушения. Разрушение. Москва : Мир, 1975. Т. 2. С. 204–335.

    19. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. Москва : Наука, 1974. 640 с.

    20. Витвицкий П.М., Попина С.Ю. Прочность и критерии хрупкого разрушения стохастически дефектных тел. Киев : Наук. Думка, 1980. 187 с.

    21. Саврук М.П., Осив П.Н., Прокопчук И.В. Численный анализ в плоских задачах теории трещин. Киев : Наукова думка, 1989. 248 с.

    References

    1. Aliyeva, S.G. et al. (1984). Industrial Aluminm Alloys: Handbook. In Belov A. F. et al. (Eds.). Moscow: Metallurgiya.

    2. Rabkin, D.M., Ignatiev, V.G., & Dovbishchenko, I.V. (1975). State and prospects of the use of aluminum alloys in welded structures. Kiev: Naukova Dumka.

    3. Kolobnev, N.I., & Fridlyander, I.N. (1994). Aluminum-lithium alloys – a new stage in reducing the weight of aircraft. Aviation materials at the turn of the 20th – 21st centuries: Collection of scientific pa- pers, 89–92.

    4. Ishchenko, A.Ya., Labur, T.M., Bernadsky, V.N., & Makovetskaya, O.K. (2006). Aluminum and its alloys in modern welded structures. Kiev: Ekotehnologiya.

    5. Ovchinnikov, V.V., Drits, A.M., & Krymova, T.V. (1997). Technological features of the production of welded structures of aircraft from aluminumlithium alloy 1460. Welding production, 12, 26–29.

    6. Dawes, C.J. (1995). An introduction to friction stir welding and its development. Welding & Metal Fabrication, 1, 13–16.

    7. Poklyatsky, A.G., Ischenko, A.Ya., & Yavorskaya, M.R. (2006). Strength of welded joints of aluminum alloys during friction welding with stirring. In Paton B.E. (Eds.). Problems to the resource and safety design, equipment of machines (pp. 365–367). IEZ im. Patona E.O.

    8. Kallee, S., & Nicholas, D. (1998). Causing a stir in the future. Welding and Joining, 2, 18–21.

    9. Ischenko, A.Ya., Podel'nikov, S.V., & Poklyatsky, A.G. (2007). Friction welding with stirring of aluminum alloys (Review). Automatic welding, 11, 32–38.

    10. Kunitsyn, M.V., & Usov, A.V. (2017). Tribocorrosion research of NI-Al2O3/TIO2 composite materials obtained by the method of electrochemical deposition. Modern technologies in mechanical engineering, 12, 61–70.

    11. Morozov, N.F. (1984). Mathematical problems in the theory of cracks. Moscow: Nauka.

    12. Popov, G.Ya. (2007). Selected Works. Volume 1, 2. Odessa: Izdatel'sko-poligraficheskiy dom VMV.

    13. Ekobori, T. (1978). Scientific foundations of strength and fracture of materials. Tran. from Jap. Kiev: Naukova Dumka.

    14. Popov, G.Ya. (1982). Elastic stress concentration near dies, cuts, thin inclusions and reinforcements. Moscow: Nauka.

    15. Usov, A.V. (2010). Mathematical modeling of control processes for the coating of structural elements based on SIE. Engineering problems, 13(1), 98–109.

    16. Oborsky, G.A., Dashchenko, A.F., Usov, A.V., & Dmitrishin, D.V. (2013). Modeling systems: monograph. Odessa: Astroprint.

    17. Usov, A.V., Oborsky, G.A., Morozov, Yu.A., & Dubrov, K.A. (2005). Introduction to optimization methods and theory of technical systems. Odessa: Astroprint.

    18. Rice, J. (1975). Destruction. Mathematical methods in fracture mechanics (vol. 2, pp. 204–335). Mir.

    19. Cherepanov, G.P. (1974). Mechanics of brittle fracture. Moscow: Nauka.

    20. Vitvitsky, P.M., & Popina, S.Yu. (1980). Strength and criteria for brittle fracture of stochastically defective bodies. Kiev: Naukova Dumka.

    21. Savruk, M.P., Osiv, P.N., & Prokopchuk, I.V. (1989). Numerical analysis in plane problems of crack theory. Kiev: Naukova Dumka.

  • Creative Commons License by Author(s)