книги из ГПНТБ / Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения

ческие свойства основного металла получают необратимые изме­

c(2l) = c41.( 3 ) >

(2)C s f + 4 ^ ( ^ - W c o s r , ;

При найденных значениях постоянных интегрирования (8.141) деформации, усилия и моменты в отдельных частях составной оболочки и, следовательно, приближенные значения деформаций,

J

Рис. 50

усилий и моментов, вызванных стыкованием цилиндрической трубы со сферическим днищем, определятся формулами (8.110), (8.130), (8.133), (8.136).

иллюстрации на рис. 50 показана образующая составной оболочки после сшивания. Там же прямыми линиями 1, 2 и 3 показаны положения образующих оболочек /, II, III до сшивания. Рас­ четы проведены для R = 50 см, б = 1 см, Ьх = 4 см, ц = 0,3. Непосредственно видно, что в данном случае Дотах (Wmlx) состав­ ляет примерно -g-датах- Выше, при решении задачи было принято,

Аналогично может быть решена задача определения сварочных деформаций (напряжений), вызванных приваркой днища, имею­ щего форму сегмента. Эта задача сведется к определению дефор­ маций (напряжений) составной оболочки, получающейся в ре­ зультате сшивания короткой оболочки III с сегментом и с круго­ вой цилиндрической оболочкой. При этом оболочка III будет состоять из двух частей — из сферического пояса и круговой ци^ линдрической трубы, образующие которых пересекаются под известным углом.

Упруго-пластическое состояние оболочки

Как показано, если пренебречь усилением зоны шва от на­ плавленного металла и принять, что оболочки /, II, III имеют одну и ту же толщину, то начальная разница между их радиусами при сшивании компенсируется главным образом за счет короткой трубы III. В этом случае естественно предположить, что при уве­ личении параметра а (Тк— Т0), т. е. при понижении начальной равномерной температуры стыкуемых оболочек в сторону нор­ мальной температуры, в пластическое состояние в первую очередь перейдет короткая труба /77, а смежные оболочки I и II оста­ нутся в упругом состоянии. Тогда для оболочек I и II останутся справедливыми решения, полученные ранее. Короткая труба ///,

как показано выше, в случае тонких оболочек без ущерба для точ­ ности может быть заменена круговой цилиндрической трубой. Осесимметричные упруго-пластические деформации круговой ци­ линдрической трубы достаточно подробно исследованы А. А. Иль­ юшиным [44], так что здесь не могут возникнуть какие-либо принципиальные трудности. В каждом конкретном случае ис­ пользование его метода упругих решений потребует лишь прове­ дения необходимой вычислительной работы. Вместе с тем, учиты­ вая, что при применяемых на практике режимах сварки, осо­ бенно при автоматической сварке, ширина зоны интенсивного нагрева в предельном состоянии весьма ограничена, наравне с приемом, использованным в п. 44, можно указать другой при-

ближенный прием определения упруго-пластического состояния составной оболочки (п. 38, 43).

Действительно, если начало координат поместить в точке срединной поверхности, то интенсивность деформаций

будет четной функцией z в каждом поперечном сечении трубы. Наибольшее и наименьшее ее значения будут иметь место при

г = ± -у , z = 0:

Ввиду малости рассматриваемых нами деформаций, можно принять, что металл трубы /// следует схеме идеальной теку-

чести. Тогда при последующем увеличении основного параметра

необратимыми изменениями механических свойств основного ме­ талла зоны шва, так и сварочными деформациями и напряжениями для металлов, температуры объемных превращений которых выше их температуры Тк, где Тк — температура, при которой данный металл теряет свою способность сопротивляться пластическим деформациям. Геометрия соответствующей изотермической по­ верхности Тк предельного состояния нагрева при сварке опре­ деляется формой и размерами свариваемых элементов, мощностью источника нагрева и скоростью его перемещения, теплофизическими характеристиками металла (гл. 2). Отсюда следует, что разность Тк— Т0 для металлов этого класса, свободных от на­ чальных макронапряжений, является определяющим параметром рассматриваемой проблемы. На основе результатов опытов, изло­ женных в гл. 6, сформулированы основные допущения и гипотезы приближенной теории. Основная гипотеза этой приближенной теории утверждает, что активную пластическую деформацию сжатия а ( Т к — Т ? ) получают все элементы, оказавшиеся внутри изотермической поверхности Тк предельного состояния нагрева в тех направлениях, в которых температурное расширение была несвободно. Указаны приближенные способы учета пластических деформаций зоны, где в предельном состоянии нагрева Т < Г к (п. 31). Более общим из них является первый способ, в соответ­ ствии с которым активная пластическая деформация сжатия между огибающими изотермических поверхностей Тк и Ту пре­ дельного состояния вдоль нормали к ним изменяется по линей­ ному закону.

Основная гипотеза справедлива в тех случаях, когда попереч­ ные размеры изотермических поверхностей Тк предельного со­ стояния нагрева малы по сравнению с теми размерами сваривае­ мых элементов, которые обеспечивают их жесткость, стесняя тем­ пературное расширение зоны интенсивного нагрева. Примени­ мость приближенной теории ограничена этим классом задач.

При сварке гибких элементов, особенно из металлов с боль­ шим коэффициентом теплопроводности (п.9) перемещения точек областей, где в предельном состоянии нагрева Т < Тк, могут привести к изменению формы свариваемых элементов и вели­ чины активной пластической деформации зоны, где Т > Тк.