📄Работа №207788
Тема: Обеспечение работоспособности таврового сварного соединения с композитными швами для судокорпусных конструкций из высокопрочных сталей
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Материаловедение
Объем:
38 листов
Год:
2020
Просмотров:
51
4835
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 7
1.1 Анализ конструкции изделия 7
1.2 Материал изделия и его свариваемость 9
1.3 Условия эксплуатации изделия 12
1.4 О механической неоднородности 12
1.5 Выбор способа сварки 13
1.6 Выбор сварочных материалов 14
2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 19
2.1 Цель и задачи исследования 19
2.2 План эксперимента 20
2.3 Результаты моделирования 22
2.4 Результаты натурного эксперимента 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 40
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 7
1.1 Анализ конструкции изделия 7
1.2 Материал изделия и его свариваемость 9
1.3 Условия эксплуатации изделия 12
1.4 О механической неоднородности 12
1.5 Выбор способа сварки 13
1.6 Выбор сварочных материалов 14
2 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ 19
2.1 Цель и задачи исследования 19
2.2 План эксперимента 20
2.3 Результаты моделирования 22
2.4 Результаты натурного эксперимента 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 40
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
📖 Аннотация
В данной работе исследуется обеспечение работоспособности тавровых сварных соединений с композитными швами для судокорпусных конструкций из высокопрочных сталей. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения надежности и долговечности сварных узлов морских судов, эксплуатирующихся в сложных условиях, включая арктические широты, где требуются материалы с высокой хладостойкостью и ударной вязкостью. Основные результаты, полученные посредством компьютерного моделирования в программных комплексах ANSYS и ESI SYSWELD и подтвержденные натурным экспериментом, демонстрируют, что соединения с композитными швами характеризуются сопоставимым уровнем остаточных напряжений и деформаций (разница около 1%) с традиционными равнопрочными соединениями, но при этом выдерживают более высокую предельную нагрузку на растяжение — прирост составил 23,4% по экспериментальным данным. Научная значимость работы заключается в углубленном анализе механической неоднородности сварных соединений и верификации расчетных моделей, а практическая — в обосновании предложения по изменению нормативного документа Российского морского регистра судоходства (НД № 2-020101-124), разрешающего применение композитных сварочных материалов для высокопрочных сталей категории РСE500W. Теоретической основой послужили нормативные документы по судостроительным сталям и сварке (ГОСТ Р 52927-2015, НД РМРС), а также исследования в области сварки порошковой проволокой (И.К. Походия) и расчетной оценки прочности механически неоднородных соединений (А.О. Чернявский).
📖 Введение
При постройке и ремонте судов используют различные материалы, которые обладают необходимыми химическими, механическими и технологическими свойствами. Так для постройки и ремонта ряда, морских и смешанного плавания, судов применяются низколегированные стали, имеющие высокую прочность. Так же в судостроении для выбора определенной марки стали имеется свой нормативный документ № 2-020101-130 «Правила классификации и постройки морских судов, Часть XIII, Материалы», который опирается на ГОСТ Р 52927-2015 «Прокат для судостроения из стали нормальной, повышенной и высокой прочности» [1].
Контролируемая прокатка определяет одновременное повышение прочности, пластичности и вязкости стали. Поэтому контролируемая прокатка, являющаяся одной из разновидностей термомеханической обработки, представляет собой один из наиболее эффективных способов повышения качества низколегированных сталей, используемых в судостроении. Увеличивая в 1,5—2 раза прочность металла с одновременным резким повышением пластичности, вязкости и хладостойкость стали, она повышает способность стали противостоять сложным воздействиям арктического холода, переменных нагрузок, ударов и т. д. При контролируемой прокатке с низким отпуском до температуры 150—250 °С для углеродистых и низколегированных судостроительных сталей обеспечивают получение требуемых показателей механических свойств. Этот вид термической обработки заключается в подборе таких режимов прокатки и охлаждения после нее, которые обеспечивают мелкозернистое упрочненное состояние стали. Этого достигают понижением температуры прокатки в третьем — пятом проходах через валки прокатного стана до 780—850 °С и увеличением степени деформации до 15—20 % за каждый проход. Механизм упрочнения стали заключается в накоплении дефектов кристаллического строения в аустените при пластической деформации и сохранении этих дефектов во время закалки и после отпуска. На практике это означает, что лист за каждый проход утоняется на строго заданную величину в строго заданном температурном интервале. Процедуру прокатки заканчивают примерно при 680—700 °С. Контролируемая прокатка сочетает в себе все элементы термомеханической обработки, так как стальной лист подвергается одновременному действию механической деформации и быстрому охлаждению.
Контролируемая прокатка определяет одновременное повышение прочности, пластичности и вязкости стали. Поэтому контролируемая прокатка, являющаяся одной из разновидностей термомеханической обработки, представляет собой один из наиболее эффективных способов повышения качества низколегированных сталей, используемых в судостроении. Увеличивая в 1,5—2 раза прочность металла с одновременным резким повышением пластичности, вязкости и хладостойкость стали, она повышает способность стали противостоять сложным воздействиям арктического холода, переменных нагрузок, ударов и т. д. При контролируемой прокатке с низким отпуском до температуры 150—250 °С для углеродистых и низколегированных судостроительных сталей обеспечивают получение требуемых показателей механических свойств. Этот вид термической обработки заключается в подборе таких режимов прокатки и охлаждения после нее, которые обеспечивают мелкозернистое упрочненное состояние стали. Этого достигают понижением температуры прокатки в третьем — пятом проходах через валки прокатного стана до 780—850 °С и увеличением степени деформации до 15—20 % за каждый проход. Механизм упрочнения стали заключается в накоплении дефектов кристаллического строения в аустените при пластической деформации и сохранении этих дефектов во время закалки и после отпуска. На практике это означает, что лист за каждый проход утоняется на строго заданную величину в строго заданном температурном интервале. Процедуру прокатки заканчивают примерно при 680—700 °С. Контролируемая прокатка сочетает в себе все элементы термомеханической обработки, так как стальной лист подвергается одновременному действию механической деформации и быстрому охлаждению.
✅ Заключение
Проведя моделирование в программах ANSYS и ESI SYSWELD для выяснения различных показателей, и проведение натурного эксперимента привели к определенным результатам, которые были описаны выше.
По полученным результатам моделирования в ESY SYSWELD видно, что у сварного соединения, выполненного с применением композитных материалов, значения остаточных напряжений, а так же первых главных напряжений и деформаций незначительно отличается от этих же значений равнопрочного соединения. Данная разница составляет примерно 1%.
По результатам ANSYS и натурного эксперимента так же видно, что со-единение с композитным швом выдерживает большую предельную нагрузку по сравнению с равнопрочным соединением. По результатам ANSYS соединение с композитными материалами по сравнению с равнопрочным соединением выдерживает на 0,6% больше предельной нагрузки на растяжение. А по результатам натурного эксперимента такое соединение выдерживает на 23,4% больше предельной нагрузки, чем равнопрочное. При этом стоит акцентировать внимание на том, что моделирование проводилось в режиме 2D, поэтому результаты настолько различны.
Таким образом, на основании полученных данных, предлагается внести изменения в НД № 2-020101-124 «Правила классификации и постройки морских судов, Часть XIV, Сварка» п.2.2.5 «Назначение категории сварочных материалов для сварки конструкций из стали высокой прочности» Российского морского регистра судоходства, о том, что для сварки стали категории РСE500W разрешается использовать сварочные материалы категории 5Y42 для выполнения корневого шва, и категорию сварочных материалов 4Y62 для выполнения последующих швов.
По полученным результатам моделирования в ESY SYSWELD видно, что у сварного соединения, выполненного с применением композитных материалов, значения остаточных напряжений, а так же первых главных напряжений и деформаций незначительно отличается от этих же значений равнопрочного соединения. Данная разница составляет примерно 1%.
По результатам ANSYS и натурного эксперимента так же видно, что со-единение с композитным швом выдерживает большую предельную нагрузку по сравнению с равнопрочным соединением. По результатам ANSYS соединение с композитными материалами по сравнению с равнопрочным соединением выдерживает на 0,6% больше предельной нагрузки на растяжение. А по результатам натурного эксперимента такое соединение выдерживает на 23,4% больше предельной нагрузки, чем равнопрочное. При этом стоит акцентировать внимание на том, что моделирование проводилось в режиме 2D, поэтому результаты настолько различны.
Таким образом, на основании полученных данных, предлагается внести изменения в НД № 2-020101-124 «Правила классификации и постройки морских судов, Часть XIV, Сварка» п.2.2.5 «Назначение категории сварочных материалов для сварки конструкций из стали высокой прочности» Российского морского регистра судоходства, о том, что для сварки стали категории РСE500W разрешается использовать сварочные материалы категории 5Y42 для выполнения корневого шва, и категорию сварочных материалов 4Y62 для выполнения последующих швов.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.