123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

98_3-3   Pevnost a výpočty

Pravidla

Při výpočtech strojních součástí zatím chybělo doposud komplexní pravidlo. Tato mezera byla nyní vyplněna. Nové směrnice Výzkumného kuratoria pro stavbu strojů (FKM) byly na základě dřívějších TGL-norem a VDI-směrnice 2226 přepracovány a přivedeny na nejnovější stav poznatků. Pravidlo se týká téměř všech aspektů výpočtů strojních součástí a dodává k tomu všechny nutné materiálové charakteristické hodnoty. Možné mezery byly vyplněny inženýrským odhadem protože vzniklo mínění, že odhad věcně příslušného grémia je lepší a spolehlivější než odhad výpočtového inženýra z místa. V části, která se zabývá výpočtem svarových spojů, byla téměř úplně převzata doporučení IIW. Při odchylkách se jedná převážně jen o přizpůsobení způsobu zobrazování směrnicím FKM. Bylo uveřejněno detailnější srovnání obou pravidel toto srovnání bylo rozšířeno i na jiná pravidla, zejména na Eurocode.

Eurocode 3 existuje doposud jako evropská přednorma (EVN). Při přepracovávání této přednormy do konečné podoby se předpokládají výrazné změny v uspořádání. Budoucí Eurocode 3 má obsahovat jen všeobecné podklady, které jsou společné všem oblastem ocelových konstrukcí. Na této bázi pak budou vydány normy pro jednotlivé aplikace, které budou jen citovat základní normu, nebudou však odkazovat na jiné aplikační normy. Kapitola o pevnosti na únavu při kmitavém namáhání bude přitom zcela přepracována, přičemž je mimořádně zajímavé, že tabulky IIW-pravidel vrubové houževnatosti rázem budou zcela převzaty. O přejímce určitých detailních pravidel ještě nebylo rozhodnuto. Jedná se zde zejména o zahrnutí vlivu tloušťky, který je v podkladech IIW výrazně diferencovaně řízen a o trochu konzervativní použití Miner-pravidla při akumulovaném výpočtu škod.

Větší počet studií ukazuje, že souhrn škod na úrovni 1,0 nemusí být konzervativní. Souhrn škod na úrovni 0,5, který je udáván v IIW-doporučeních, dává realistické zhodnocení výpočtové doby životnosti.

Bezpečnost svařovaných dílů proti křehkému lomu se v SRN řídí DAS-směrnicí 009. Zde jsou předepsány požadované hodnoty vrubové houževnatosti materiálu s ohledem na konstrukci dílu, na stav napětí, na tloušťku stěny a na způsob použití. Tato směrnice byla zcela přepracována a zaměřena na výpočet mechanické pevnosti. Tato koncepce křehkého lomu se stala i částí Eurocode 3 a uvedena v jeho příloze C, díl 2. Vychází z předpokladu jedné trhliny a na určitém konstrukčním detailu se vypočítává očekávané šíření trhlin mezi intervaly kontroly. Z toho vzniklý požadavek na odolnost materiálu proti trhlinám se přepočítává na přechodovou teplotu při zkoušce vrubové houževnatosti rázem. Předností této metody je, že požadavky na houževnatost u nových materiálů, např. vysokopevnostních žáropevných ocelích a při zvláštních konstrukčních detailech a podmínkách použití, je možno převést na racionální výpočtovou bázi. Přípustnost způsobu se přezkušuje podle velkých destrukčních tahových zkoušek. DAS-směrnice 009 obsahuje pro běžné ocele a použití hotové výpočtové tabulky. Výpočet pro určení požadované vrubové houževnatosti pro normální ocelové konstrukce není proto nutný.

Pro bagrovací zařízení na velkých stavbách se objevily nové výpočtové předpisy. Předpisy sledují velikost břemene, materiály a zajištění kvality a dále pak pravidla statického dimenzování a pravidla pro důkaz pevnosti na únavu. Pro tlakové nádoby lze ještě v tomto roku očekávat nový předpis. Evropské směrnice pro tlakové nádoby musí být do konce roku 1999 převzaty do národních předpisů. Zřetelné změny se očekávají při důkazech pevnosti na únavu, který bude převážně převeden na koncepci napětí materiálu. Této koncepci výpočtu dominuje nový předpis pro stavbu lodí a pro mořské konstrukce. Nový předpis zohlednil prakticky všechna doporučení IIW na koncepci strukturního napětí. Vrubové hodnoty strukturního napětí budou určeny výpočtem konečných prvků. Zhodnocení pevnosti na únavu se pak uskuteční pomocí podle vlastních pravidel, které navazují deterministicky nebo pravděpodobnostně. Je popsán význam těchto pravděpodobnostních a statistických metod. Podle souboru namáhání může být určeno statistické rozdělení namáhání, přičemž výpočtová doba životnosti může být převedena na pravděpodobnostní způsob a na použití Miner-pravidla. Přitom se určí pro určité kmitočty namáhání pravděpodobnosti přežití.

Při rozvoji čínského hospodářství mají ocelové konstrukce mimořádnou důležitost. V článku je přehled bezpečnostních aspektů a předpisů pro ocelové konstrukce v Číně.

Vnitřní pnutí.

Vlastní pnutí ovlivňují deformacemi geometrické rozměry a přesnost dílů. Kromě toho mají mimořádný vliv na pevnost na únavu. Výpočetní předpovědi vlastních pnutí a deformací mají proto mimořádný význam. Na základě toho byl v IIW uveden do chodu kolovací pokus, ve kterém mají být srovnány různé metody výpočtových předpovědí. Cílem je vyvinout srovnávací základnu, na které je možno hodnotit různé metody předpovědi vnitřních pnutí. Z nich je pak možno odvodit doporučení. V dalším článku jsou srovnávány výpočtové předpovědi s měřeními. Další článek podává přehled různých metod v Číně pro zabránění vnitřním pnutím a deformacím v leteckém a kosmickém průmyslu. Referuje se o faktorech, které jsou pro pnutí a deformace určující. Kromě toho jsou popsány výpočtové metody zejména speciální měřící techniky s Moiré-vzorky.

Pro zvlášť tenkostěnné skořepinové konstrukce v leteckém a kosmickém průmyslu nejsou dosavadní metody pro zabránění pnutím a deformacím použitelné. Vnitřní pnutí se odstraňují přímo při svařovacím procesu tím, že se použijí přídavné aktivní zdroje tepla. Při číslicové simulaci efektů přídavného zdroje tepla se použijí elasticko-plastické konečné prvky. Variacemi parametrů lze dosáhnout redukci zůstatkových pnutí a deformací na minimum.

Je popsán další vývoj měřicích metod na bázi ultrazvuku ke zjišťování pružných hodnot vnitřních pnutí ve svařovaných spojích hliníku. Jelikož jsou možnosti dodatečného tepelného zpracování hliníkových svařovaných spojů velmi omezené, nabývá na velkém významu příprava ke svařování a vlastní provedení. Svařovacím procesem se pružné vlastnosti materiálu více nebo méně mění, vytvářejí se textury a vznikají vnitřní pnutí. Nedestruktivním snímáním měřených dat a rychlou pohotovostí výsledků mohou ultrazvukové způsoby podpořit optimalizaci svařovacího procesu. Na tomto místě je třeba poukázat na mikromagnetické metody používané u oceli, které však pro hliník nejsou vhodné.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz