ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Распределение напряжений в сварных соединениях из "Прочность сварных соединений " Изменение формы элементов конструкций, которое возможно районе сварных соединений, нарушает условия распределения в них силового потока и приводит к местной концентрации напряжений. Степень концентрации напряжений в сварных соединениях зависит от их конструктивного оформления. Наличие резких изменений формы создает высокую концентрацию напряжений. [c.38] Из всех существующих соединений с наименьшими изменениями формы может быть осуществлено сварное стыковое соединение. Поэтому это соединение характеризуется наименьшими значениями коэффициента концентрации напряжений. [c.38] Увеличение усиления шва приводит к повышению коэффициента концентрации напряжений в наиболее опасном сечении сварного стыкового соединения, расположенном на границе перехода от шва к основному металлу. Поэтому для многих конструкций, работа которых происходит в условиях действия переменной нагрузки, подобное усиление в действительности приводят к значительному ослаблению. К этому надо добавить, что никакой необходимости в увеличении толщины шва (в конструкциях из малоуглеродистой и низколегированной стали) не должно возникать еще и потому, что механическая прочность металла шва при современных условиях производства не уступает механической прочности основного металла, вследствие чего допускаемые напряжения на металл шва устанавливаются теперь равными допускаемым напряжениям на основной металл. [c.39] Распределение нормальных напряжений в сварном стыковом соединении представлено на фиг. 11. Наиболее напряженным участком стыкового соединения является место перехода от поверхности шва к поверхности основного металла (фиг. И, б). Увеличение толщины шва приводит к некоторому местному изменению условий деформации в этом районе. Утолщение шва ограничивает деформации, вызывая местное искривление сечений, поэтому действие его можно считать равноценным действию некоторых поверхностных горизонтальных усилий, которыми являются касательные напряжения, возникающие в месте утолщения (фиг. И, г). [c.39] Ниже приведены данные о величине коэффициента концентрации напряжений, полученные на основании расчета по формуле (17). При этом рассмотрен ряд случаев применительно к стыковым двусторонним швам листов толщиной от 10 до 40 мм. Размеры конструктивных элементов выбраны с учетом допусков. Размеры утолщений швов приняты равными крайним предельным значениям, установленным для нормальных стыковых швов (с1 = 0,5 мм = 2 мм). Кроме того, утолщение принято таким, чтобы оно характеризовало крайние случаи нарушения установленных технологических допусков (сз = 5 мм). [c.41] Размеры радиусов в переходах приняты г- = 0,5 мм г = мм и Гд = 3 мм. [c.41] Можно считать, что такие значения в первом приближении отражают встречающиеся в практике случаи. [c.41] Ширина швов принята в зависимости от толщины листа при угле разделки а = 60° и перекроя величиной 2 мм на сторону (фиг. 13). [c.41] Параметры стыковых швов и результаты расчета приведены в приложениях 7 и 8 и представлены на графиках фиг. 14, 15 и 16. [c.42] Как видно по результатам расчета, величину технологического допуска на высоту валика шва с желательно выбирать возможно меньшей и поэтому не следует превышать пределов, установленных для нее существующим ГОСТ. [c.42] Сварное тавровое соединение характеризуется более значительными изменениями формы, по сравнению с тем, что отмечалось для сварного стыкового соединения. Поэтому в этом случае следует ожидать значительно большего искажения силового потока, а следовательно, и более высокой концентрации напряжений. [c.43] Кроме того, в сварных тавровых соединениях наблюдается также значительно большее разнообразие конструктивных форм, которое соответственно может характеризоваться и более широким диапазоном значений коэффициента концентрации напряжений. В качестве наиболее характерных примеров различных условий работы сварных тавровых соединений можно привести данные о распределении напряжений для двух наиболее типичных случаев конструктивного оформления этих соединений. На фиг. 17 представлены сварные тавровые соединения и приведены эпюры распределения нормальных напряжений в отдельных сечениях этих соединений, полученные экспериментально [11] при испытании плоских образцов подобной формы. [c.43] Разделка кромок соединяемых элементов, обеспечивающая полный провар по всей их толщине, обеспечивает значительно более благоприятные условия работы соединения, которые характеризуются достаточно плавной передачей силового потока и менее значительной концентрацией напряжений (фиг. 17, б). [c.45] В последнем случае условия работы сварного таврового соединения приближаются к условиям работы сварного стыкового соединения и поэтому такое его конструктивное оформление рекомендуется применять в наиболее ответственных случаях, когда снижение концентрации напряжений имеет большое значение для обеспечения более надежной работы соединения. [c.45] Применяющийся в настоящее время упрощенный расчет прочности сварного соединения впритык с угловыми швами основан на допущении о равномерном распределении напряжений. Однако полученные экспериментальные данные свидетельствуют о наличии в этом случае более сложной закономерности. [c.45] основываясь на полученных экспериментальных данных, для лобового сечения углового шва принять распределение напряжений по закону треугольника, как это показано на рис. 17, в, то расчетная схема для углового шва будет иметь сходство со схемой, принятой в теории упругости для клина. [c.45] В данном случае, при наличии на лобовой грани углового шва двух различных нагрузок — нормальной Р и касательной Т — более удобно рассмотреть их действие в отдельности. [c.45] Используя известную в теории упругости методику решения плоской задачи и имея в виду принятый линейный закон распределения напряжений, можно при выборе функций напряжений ограничиться полиномом третьей степени. [c.45] Постоянные коэффициенты А, В и О определяются из граничных условий. [c.45] Используя эти формулы, Можно определять напряжения в любом сечении сварного шва. Учитывая линейный характер всех полученных зависимостей, достаточно ограничиться вычислением значений для напряжений только в крайних точках А, В и С). При этом, основываясь на экспериментальных данных, можно считать, что Р = ЗГ. [c.47] Вернуться к основной статье