Лабораторная работа №2

Тема: Испытание сварного соединения внахлестку.

Цель: Определение несущей способности теоретическим и экспериментальным методами сварного соединения внахлестку с фланговыми швами, анализ картины разрушения.

Оборудование, инструменты и материалы:

1. Разрывная машина РГ-20;

2. Штангельциркуль для измерения;

3. Линейка для измерения;

4. .Образец для испытаний.

1. Теоретические предпосылки.

Основной вид соединения металлических конструкций - сварка. Достоинства сварки: простота конструктивной формы, экономия металла, возможность механизации процесса и, как следствие, снижения трудоемкости изготовления, высокая прочность, водо и газонепроницаемость. Недостатки: возникновение внутренних остаточных напряжений, которые при низких температурах и динамических нагрузках способствуют хрупкому разрушению, трудность соединения нескольких листов в пакеты.

Различают следующие сварные соединения по конструктивной форме: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык).

Прочность сварных соединений зависит от прочности основного металла соединяемых элементов, прочности наплавленного металла шва, формы и вида соединения, характера силового воздействия на соединение и технологии сварки.

Угловые швы (лобовые и фланговые) всегда испытывают совокупность воздействий осевой силы, изгиба и среза, имеют значительную концентрацию напряжений, и их расчет носит условный характер. Угловыми швами выполняются соединения внахлестку, и они могут быть как фланговыми, так и лобовыми. Фланговые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого элемента параллельно действующему усилию, вызывают большую неравномерность распределения напряжений по ширине соединения. Неравномерно работают они и по длине, так как испытывают дополнительные усилия вследствие разной напряженности и неодинаковых деформаций соединяемых элементов в области шва.

Неравномерность работы шва по длине заставляет ограничивать расчетную длину шва на величину не менее 4k_f, или 40 мм и не более 85β_fk_f , [1,п.12.6]. В соответствии с характером передачи усилий фланговые швы работают одновременно на срез и изгиб. Однако перед разрушением шва за счет пластической работы перенапрягаемых участков (начального и конечного) происходит выравнивание напряжений. Это позволило положить в основу расчета допущение о равномерном распределении напряжений среза по минимальной площади шва. Разрушение шва может происходить как по металлу шва сечение 1 (рис.2.1), так и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва сечение 2 (рис.2.1), особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Рис.2.1 Схема расчетных сечений соединения с угловыми швами.

Срез (условный) по металлу шва (сечение 1):

N/(β_f k_f 1_w) ≤ R_wf γ_wf γ_c ; (2.1)

Срез (условный) по металлу границы сплавления (сечение 2):

N/(β_z k_f 1_w) ≤ R_wz γ_wz γ_c , (2.2)

где 1_w -расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на

10мм;

k_f -катет шва;

β_f ,β_z;- коэффициенты глубины наплавления шва [1, табл.34];

γ_wf ,γ_wz-коэффициенты условий работы шва [1, п.11.2];

R_wf - расчетное сопротивление срезу по металлу шва [1, табл.3,56];

R_wz - расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления

[1, табл.3].