Bài giảng Công nghệ hàn - Chương 7: Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của các loại tải trọng - Trường Đại học Bách khoa

hủy do tải trọng tĩnh Phá hủy dẻo; Môđun đàn hồi của thép S355J2G3 Phá hủy giòn; Xé rách (lamellar tear); Phá hủy do Mất ổn định. o Phá hủy do nhiệt độ E(T C) Ảnh hưởng do nhiệt độ thấp  phá hủy giòn; Ảnh hưởng do nhiệt độ cao  giảm giới hạn chảy ; (hình vẽ) Phá hủy do tải trọng động Phá hủy do mỏi. cuu duong than cong . com  Mỗi một kết cấu hay từng liên kết hàn trong đó phải có khả năng chịu ứng suất mà không bị suy yếu đi trong suốt quá trình làm việc lâu dài. (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 2 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.1. Ứng suất dọc trục VVP Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng của liên kết hàn được xác định thông qua thí nghiệm thử bền kéo (tải trọng tĩnh). cuu duong than cong . com Vật liệu có giai đoạn chảy dẻo Vật liệu không có giai đoạn chảy dẻo (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 3 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VVP Rp = Giới hạn đàn hồi. Rp0,01 = Giới hạn đàn hồi cuu duong than congvới . com biến dạng dư tương ứng Re = Giới hạn chảy  2 giới hạn: là 0,01%. R = Giới hạn chảy trên eH Rp0,2 = Giới hạn đàn hồi với biến dạng dư tương ứng là 0,2%. ReL = Giới hạn chảy dưới (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 4 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.2. Ứng suất đa trục VVP Khi một bộ phận của kết cấu tồn tại trong đó một trường ứng suất  Nó không chỉ biến dạng theo phương tác động của ngoại lực mà còn biến dạng theo các phương khác (phương ngang). Thông thường: Ứng suất kéo  Co thắt ngang Ứng suất nén  Giãn ngang Khi liên kết hàn làm việc trong miền “Đàn hồi tuyến tính”  Biến dạng ngang (εq) tỷ lệ thuận với Biến dạng dọc trục (εl). Quan hệ này thể hiện qua hệ số Poisson - µ (Nhà toán học người Pháp – 1781~1840) ε ε = −µ ε ⇒ µ = q cuu qduong. thanl cong . com ε l µ Là đại lượng không đơn vị, và = 0,3 đối với thép. (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 5 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.2. Ứng suất đa trục VVP Biến dạng ngang thông thường xuất hiện một cách cục bộ tại những vùng có sự thay đổi tiết diện đột ngột  “Notch”. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 6 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.2. Ứng suất đa trục VVP “Notch”  làm thay đổi đường truyền lực trong kim loại và thể hiện rất rõ tại nơi chuyển tiếp giữa “Kim loại cơ bản” và “Mối hàn” . cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 7 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.2. Ứng suất đa trục VVP Vùng vật liệu có hiện tượng “Notch” sẽ bị thay đổi sự ứng xử: . Vật liệu “Dai”  Vật liệu “Giòn”. . cuu duong than cong . com . Hình trên cho thấy: Tiết diện thay đổi càng lớn  Độ bền tăng và mất khả năng biến dạng dẻo  Phá hủy giòn. (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 8 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.3. Phá hủy dẻo và Phá hủy giòn. VVP Phá hủy giòn là phá hủy xảy ra khi vật liệu vẫn đang làm việc trong miền đàn hồi  Vật liệu không bị biến dạng dẻo trước khi phá hủy. Hạt kim loại bị biến dạng và Hạt kim loại không bị biến trượt trước khicuu phá hủy duong than congdạng . com và tách lớp khi phá hủy PH DẺO PH GIÒN Thép C Gang, Hợp kim Nhôm, (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 9 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.3. Phá hủy dẻo và Phá hủy giòn. VVP Khi lựa chọn Mác vật liệu trong quá trình thiết kế cần phải quan tâm đến các yếu tố sau: . Nhiệt độ môi trường, . Trạng thái ứng suất, . Tốc độ biến dạng, . Mức độ thay đổi nhiệt độ, . Chiều dày (kích thước) kết cấu, . Tính đồng nhấtcuu về khảduong năng chịuthan lực, cong . com . Mức độ an toàn (n) (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 10 Bảng 1: Giới hạn nhiệt độ môi trường đối với một số loại kết cấu (tham khảo)  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 11 Bảng 2: Chiều dày lớn nhất cho phép của vật liệu  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 12 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy dạng xé rách “Lamellar tear” VVP Thông thường, ứng suất theo phương chiều dày của vật liệu thường thấp hơn theo phương dọc và ngang. Tuy nhiên vẫn xảy ra hiện tượng các lớp vật liệu theo phương chiều dày bị tách lớp  “Lamellar tear”. “Lamellar tear”cuu thường duong được than cong . com đặc biệt quan tâm đối với liên kết hàn chữ T (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 13 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy dạng xé rách VVP “Lamellar tear” ) Yếu tố ảnh hưởng  Thành % phần Lưu huỳnh có trong thép (%S). Thép có STRA lớn hơn 20%  có khả năng chống lại Short Transverse - “Lamellar tear” tốt, Reduction in Area STRA  Thép có STRA từ 10~15% ( việc làm diện tiết giảm lệ Tỷ dùng cho liên kết hàn chịu lực nhỏ. cuu duong than cong . comThành phần S Mối liên hệ giữa STRA và thành phần S đối với thép tấm có chiều dày từ 12,5 đến 50mm (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 14 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy dạng xé rách “Lamellar tear” VVP Các biện pháp hạn chế trong quá trình thiết kế liên kết hàn. Tăng bề rộng liên kết Giảm thể tích của một mối cuu duong than cong . com hàn (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 15 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy dạng xé rách “Lamellar tear” VVP Các biện pháp hạn chế trong quá trình thiết kế liên kết hàn. Ưu tiên thực hiện liên kết hàn hai phía. Thiết kế lại dạng vát mép. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 16 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy dạng xé rách “Lamellar tear” VVP Các biện pháp hạn chế trong quá trình thiết kế liên kết hàn. Hàn đắpcuu chân duong mối hàn than chính cong bằng . vật com liệu có độ bền thấp hơn (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 17 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy do mất ổn định. VVP - Kết cấu thường xảy ra hiện tượng mất ổn định khi chịu nén hoặc cắt. - Mất ổn định dẫn đến giảm khả năng chịu lực  Phá hủy một cách bất ngờ.  điều kiện: Dầm bị Uốn + Vênh P P ≤ th Ko - Ko – Hệ số an toàn về ổn định. - Hai dạng mất ổn định: cuu duong than cong . com Tổng thể Tấm bụng bị biến  Cục bộ dạng ngoài mặt phẳng chịu lực (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 18 VII.2. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh  VII.2.4. Phá hủy do mất ổn định. VVP Biện pháp khắc phục: . Giảm độ mảnh của kết cấu. . Bố trí thêm các gân tăng cứng tại những vùng có nguy cơ mất ổn định cục bộ, cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 19 VII.3. Ứng xử của liên kết hàn dưới tác dụng của nhiệt độ.  VII.3.1. Cơ tính của liên kết hàn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trườngVVP lv. Thông thường, cơ tính của thép giảm khi nhiệt độ tăng.  cơ tính của liên kết sẽ giảm do quá trình hàn. Mối quan hệ giữa Ứng suất và Biến dạng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm việc. 1- Thép C 2- Thép hợp kim thấp. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 20 Bảng 3 – Cơ tính của một số Mác vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm việc  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 21 Bảng 4 – Cơ tính của vật liệu phụ thuộc vào chiều dày và nhiệt độ môi trường làm việc.  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 22 Bảng 5 – Độ giãn dài tương đối (%) phụ thuộc vào nhiệt độ DIN EN 10028-2  VVP cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 23 Bảng 6 – Cơ tính của Nhôm  VVP Bảng 7 – Mô đun đàn hồi phụ thuộc vào nhiệt độ (DIN 4133) cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 24 VII.4. Vật liệu bị “nhão” - CREEP  Hiện tượng vật liệu bị biến dạng dẻo dưới một tải trọng tác động khôngVVP đổi  thép bị “Creep” đến khi phá hủy. Được thể hiện thông qua đường cong biến dạng hoặc đường cong cường độ biến dạng (hình vẽ) Giai đoạn A – Đàn hồi và xuất hiện biến dạng dẻo khi đặt tải. Giai đoạn B – Vật liệu bị “nhão” và mức độ “nhão” giảm. Giai đoạn C – Mức độ nhão ổn cuu duong than cong . comđịnh. Giai đoạn D – Mức độ nhão tăng nhanh. (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 25  1 – Giới hạn biến dạng nhão khi thử kéo: Rp x,y/h/t : Giới hạn ứng suất khiVVP bắt đầu xuất hiện trượt giữa các mặt cắt ngang (TN thử bền kéo) 2 – Giới hạn độ bền phụ thuộc vào thời gian duy trì tải: Rm/h/t : Giới hạn ứng suất khi bắt đầu xuấ hiện trượt giữa các mặt cắt ngang và gây ra phá hủy tại nhiệt độ t sau khi duy trì tải trong thời gian h. cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 26 VII.5. Ứng xử của liên kết hàn dưới nhiệt độ thấp  Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến Độ dai va chạm, Độ bền và Độ giãn dàiVVP tương đối của thép Cácbon thấp cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 27 Ch.7  VVP Ứng xử của kết cấu hàn dưới tác dụng của các loại tải trọng cuu duong than cong . com (K52 - Cơ khí - 2010) CuuDuongThanCong.com Chương 7 – ứng xử của liên kết hànhttps://fb.com/tailieudientucntt dưới tác dụng của tải trọng Trang 28