5.5.Распределение напряжений в комбинированных соединениях с лобовыми и фланговыми швами

Распределение напряжений в соединениях с накладками неравномерно. В тех соединениях, где стыковые швы перекрыты односторонними накладками, образуется эксцентриситет и появляется изгибающий момент. В таких соединениях напряжения не только не уменьшаются по сравнению со стыковыми швами без накладок, но даже заметно возрастают. В соединениях, не имеющих стыковых швов, накладки также вызывают значительную концентрацию напряжений.

На Рис. 5 .45 показаны результаты экспериментального изучения распределения напряжений в различных попереченых сечениях (А—А, Б—Б, В—В) соединений с односторонними накладками, когда накладки приварены к сое диняемым полосам только фланговыми швами. В точках, близко расположенных к фланговым швам, образуется концентрация напряжений; точки, удаленные от швов и лежащие возле оси элемента, напряжены весьма слабо.

Рис. 5.45 Распределение напряжений в соединениях с накладками без стыковых швов: а — распределение между фланговыми швами; б — выравнивание распределения σ в соединениях с лобовыми и фланговыми швами

Вдали от накладок эпюра напряжений в поперечном сечении выравнивается и элемент работает более равномерно.

Неравномерность распределения напряжений по поперечному сечению накладок значительно уменьшается при добавлении к фланговым швам лобовых. На Рис. 5 .45, б показано распределение напряжений в таком соединении в сечениях Г—Г, Д-Д, Е—Е.

5.6.Распределение усилий в соединениях, полученных контактной сваркой

В точечных соединениях возникает концентрация напряжений, обусловленная рядом факторов.

1. В результате сгущения силовых линий основной металл испытывает концентрацию напряжений в надточечной зоне (Рис. 5 .46, а). Интенсивность сгущения определяет концентрацию. Она растет с ростом отношения t/d (t — расстояние между точками в направлении, перпендикулярном действию силы; d — диаметр точки). Коэффициент концентрации напряжений в этом соединении может вычисляться по приближенной формуле

.

На Рис. 5 .46,б показана эпюра распределения а в продольном сечении соединения. Максимального значения напряжение достигает в сечении 0—0.

Усилия в отдельных точках соединения, расположенных в продольном ряду, при их работе в упругой области не одинаковы.

Рис. 5.46 Распределение напряжений в точечных соединениях: а — общий вид; б — распределение σ в продольном сечении

Распределение усилий между точками в продольном ряду дано в Табл. 5 .8.

Крайние точки оказываются нагруженными значительно сильнее, чем средние. С увеличением числа точек в продольном ряду такая диспропорция возрастает. Подобное явление имеет место при работе в пределах упругости. За пределами текучести наступает значительное выравнивание усилий.

Сварная точка испытывает локальные напряжения в пределах упругих деформаций во много раз больше расчетных. Этим и объясняется низкая прочность точек при работе под переменными нагрузками.

Табл. 5.8 Распределение усилий между точками в продольном ряду

Номера точек	Число точек в продольном ряду
	3	4	5
1	0,444Р	0,436Р	0,435Р
2	0,112Р	0,064Р	0.058Р
3	0,444Р	0,064Р	0,014Р
4	—	0,436Р	0,058P
5	—	—	0,435Р

При статических нагрузках за пределом упругих деформаций концентрация напряжений в значительной степени смягчается и значения разрушающих усилий, найденные опытным путем, незначительно отличаются от расчетных.

В соединениях, выполненных шовной контактной сваркой, неравномерность распределения вызвана рядом причин.

Рис. 5.47 Появление концентрации напряжений в соединениях с шовными швами: а — неравномерное распределение по толщине; 6 — изгиб соединении

1. Распределение напряжений σ в зоне шва по длине детали при растяжении происходит неравномерно. Коэффициент концентрации напряжений при растяжении деталей, как правило, не велик и лишь незначительно превышает единицу.

2. При растяжении соединения происходит изгиб детали (Рис. 5 .47, а, б), который обычно не учитывают при расчете.

Следует помнить, что за пределом текучести происходит некоторое выравнивание напряжений и коэффициент концентрации при этом снижается.