книги из ГПНТБ / Кузьминов С.А. Сварочные деформации судовых корпусных конструкций

При сварке стыковых соединений плоского полотнища в закреп­ лении к постели грузами слева и справа от паза угловые деформации вызывают изгиб листов между закреплениями. Максимальная стрелка прогиба в этом случае (рис. 131)

Продольные укорочения этих соединений вызывают общую по­ терю устойчивости свариваемых листов после освобождения от

н и щ а , вы зы ваем ы й угл ов ы м и д еф ор м ац и я м и сты к ового со ед и н е н и я .

При этом стрелка прогиба обшивки (полуволны)

При наличии угловых деформаций или начальной поперечной кри­ визны критическая деформация

стрелка начальной поперечной погиби.

Продольное укорочение сварных стыковых соединений полотнища может вызвать не только общую потерю устойчивости, но и местную, если местная критическая деформация листов, вычисляемая по фор­ мулам (383) и (384), при а, равной ширине листа, меньше общей критической деформации, определяемой по формулам (397) и (398).

211

Однако эти местные деформации полотнища легко устраняются (снижаются до допустимых величин) последующей установкой на­ бора. А если установку набора производить, не открепляя полотнище от постели, то эти местные деформации вообще не будут выявляться. Поэтому ребристость и потерю устойчивости от сварки прямолиней­ ных пазовых швов обычно не определяют.

При сварке криволинейных швов полотнища продольное укоро­ чение вызывает смещение шва в вогнутую сторону (см. рис. 5) и угло­ вые деформации могут несколько увеличить или уменьшить «про­ вал» шва.

Стрелка прогиба шва в этом случае может быть определена так же, как для цилиндрических конструкций,

(399)

где R — радиус кривизны шва, см.

При сварке монтажных стыков обшивки секций возникают сме­ щения этих стыков от требуемого положения (см. рис. 5). В общем случае стрелка прогиба монтажного стыка

укорочением при сварке этого стыка (для прямолинейного стыка /3 = 0), см.

Смещение кромки обшивки, вызываемое приваркой крайнего ребра, определяется по формуле (349). В случае неодинакового смещения кромок стыкуемых секций прогиб стыка определяется

21 2

Прогиб криволинейного стыка, вызываемый угловыми деформациями, определяется как и для цилиндрических конструкций по формуле

Прогиб криволинейного стыка, вызываемый продольным укоро­ чением стыкового соединения обшивки, определяется как и для

Местные деформации при сварке тонких листов

При сварке очень тонких листов (б < 3 мм) нагреваемые участки около источника тепла, расширяясь, часто теряют устойчивость [91]. Возникает бухтина, которая перемещается вместе с источни­ ком тепла. Передний край бухтины находится впереди источника. Чем больше площадь нагрева впереди источника, тем больше бух­ тина. Длина зонынагрева (/) пропорциональнаотношению темпера­

к температурным деформациям, а в нагретых волокнах не возникают пластические деформации укорочения.

Врезультате потери упругих свойств при высоких температурах

вмомент расплавления бухтина получает излом в зоне сварочной ванны по линии шва. Этот излом фиксируется швом, который при­ обретает упругие свойства раньше, чем остынет зона сварного соеди­ нения. При этом возникает сложное плосконапряженное состояние. Действительные деформации в виде «домика» в сторону наплавлен­ ного шва остаются после остывания сварного соединения (рис. 132).

Даже в случае криволинейных швов, когда обычно в толстолисто­ вых конструкциях возникают провалы (смещения сварного соеди­

нения к центру кривизны вследствие продольного укорочения) при сварке тонколистовых конструкций (особенно из алюминиевых сплавов) радиус зоны сварного соединения увеличивается. Смещение зоны в сторону увеличения радиуса фиксируется швом при остыва­ нии в виде «домика» [91].

Определим условия, при которых зона нагрева теряет устойчи­ вость и выпучивается. Очевидно, что участок зоны нагрева длиною I будет терять устойчивость, если средние упругие температурные деформации (еуп) на этом участке превзойдут критические деформа­

213

после преобразования получим следующее условие, при котором

А— постоянная величина, определяе­ мая экспериментально.

214

Глава VII

О П Р Е Д Е Л Е Н И Е Д Е Ф О Р М А Ц И Й Д Е Т А Л Е Й П Р И Т Е П Л О В О Й Р Е З К Е

§31

Д еф ор м ац и и при п о тер е у стой ч и в ости

Остаточные продольные деформации укорочения по кромкам деталей, обработанных тепловой резкой, вызывают их сжатие и изгиб на кромку. В результате сжатия удлиненные детали (листы и полосы) могут потерять устойчивость, если действительные де­ формации сжатия (еп) будут превосходить критические деформации (екр), т. е. если

Подставив значения еп и екр в формулу (412), получим следующие условия потери устойчивости стальных ( - ~ =12,5-10“6 см3/кал^ относительно широких ** (6 ^ 300 мм) листовых деталей:

* Справедливо без учета собственного веса. В некоторых случаях, благодаря собственному весу, длинные детали (листы и полосы) могут потерять устойчивость, получив две и более полуволны. В этих случаях длина полуволны будет равна Ип, где п — число полуволн.

** Для широких стальных деталей Кц = 1 и vt = v3 = 3 ,6 -10_6^п.рез. см2

[см. формулу (89)].

? ] 6

Рис. 133. График для определения устойчивости вырезаемых деталей в зависимости от их размеров для малоуглеродистых и низколегиро­ ванных сталей при ацетилено-кислородной резке ( q j^ i ®= = 1250 кал/см2).

Рис. 134г--Трафик для определения устойчивости вырезаемых дета­ лей^; зависимости от их размеров для малоуглеродистых и низко­ легированных сталей при газоэлектрической резке (qnf £ б =

= 450 кал/см2).

217

Если длина вырезаемых деталей из малоуглеродистых и низко­ легированных сталей больше значений, определяемых формулами (416) и (417), то эти детали будут терять устойчивость.

На рис. 133 приведены кривые зависимости устойчивости выре­ заемых деталей от их размеров для малоуглеродистых и низколеги­ рованных корпусных сталей в случае ацетилено-кислородной резки, а на рис. 134— в случае газоэлектрической резки.

§ 32

Деформации в плоскости листа

Кроме потери устойчивости, вырезаемые листовые детали полу­ чают изгиб на кромку. Величина изгиба зависит от размеров выре­ заемых деталей, режимов резки и условий закрепления при резке. Изгиб детали (листа, полосы) на кромку [431

Из формулы (418) видно, что наибольший изгиб на кромку полу­ чается при вырезке длинных и узких деталей (полос), причем раз­ ность (v1z1— v3z3), а следовательно, и величина изгиба зависят от условий резки. Рассмотрим основные варианты (условия) вырезки

Вырезка полосы с двух сторон без закрепления с остыванием после первого реза. Для первого реза vx и гх определяют по формулам (НО)

2 1 3

и (111) при Ка — 1• Для второго реза v3и z3определяют по формулам (ПО) и (111), а Ка находят по рис. 32 в зависимости от

Вырезка полос с двух сторон без закрепления и без остывания после первого реза. Деформация изгиба на кромку получается не­ сколько меньшей, чем в случае с остыванием 1-го реза. Расчетом определить этот изгиб пока не представляется возможным.

Вырезка полос с двух сторон с закреплением против изгиба и осты­ ванием после первого реза. Закрепление против изгиба создается контуром основного листа. С начала реза по второй продольной кромке полоса, изгибаясь, упирается в кромку основного листа, создавая закрепление против изгиба.

Для первого реза Uj и гх определяют по формулам (110) и (111)

от первого реза (Ка > 1) и полоса получит изгиб вогнутостью в сто­ рону второго реза.

Кривизна полос будет иметь значительный разброс, так как жесткость закрепления против изгиба, создаваемая контуром основ­ ного листа, является не абсолютной и изменяется в зависимости от относительной длины полос.

Вырезка полос с двух сторон с закреплением против изгиба и без остывания после первого реза. Деформация изгиба на кромку полу­ чается несколько меньше, чем в случае, когда второй рез произ­ водится после остывания первого. Расчетом определить деформацию пока не представляется возможным.

Вырезка полос с двух сторон с закреплением против изгиба и удли­ нения (резка с перемычками). Деформации изгиба на кромку мини­ мальны и вогнутость направлена в сторону второго реза 1431.

На рис. 135 приведены кривые зависимости кривизны вырезаемых полос от их ширины и условий ацетилено-кислородной резки для

219

С-10*, 1/см

2бЬ Ъ , м м

Рис. 135. График зависимости кривизны полос от их ширины и условий ацетилено- V кислородной резки малоуглеродистых и низколегированных сталей (по данным за-

220