книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи

Приняв коэффициент mi,2 = 1,1, найдем продольную относительную деформацию сварной балки

Дцт = — 3,53 • 1(Г6 •3000 • 1,1 . - д ^ = — 640 • 10~6,

а общее укорочение балки

А/ = Дцт/ = — 640 • 10“ 6 ♦ 1000 = — 0,64 см = 6,4 м м » 7 мм.

Таким образом, при изготовлении ребристой балки по этому ва­ рианту нужно увеличить длины заготовок: для верхнего листа — на 14 мм, для нижнего листа и стенки — на 7 мм.

Остаточные напряжения в волокнах, находящихся в упругой части (напряжения, действующие на площадь F — Fz), можно найти по фор­ муле (10.21)

= — 1280 кгс/см2.

На рис. 294, в показана эпюра продольных напряжений. Критические напряжения для стенки вычисляют по формуле (10.45), причем коэффи­ циенты k = 4 и А = 3,62:

окр = 3,62£ (4 - )2 = 3,62 •2 • 10е ( - ^ - ) 2 = 3140 кгс/см2,

т. е. потери устойчивости стенки не произойдет.

Задачи для самостоятельного решения

10.11. Кромка ножа (рис. 296) бульдозера наплавляется однопроходной автома­

10.12.Нож гильотинных

10.22. Определить общие деформации балки рамы мостового крана после сварки. Размеры поперечного сечения балки изображены на рис. 304. Швы выполнены после­ довательно автоматической сваркой на таком режиме: I — 750 A; U = 30 В; v = = 45 м/ч; г] = 0,8. Длина балки равна 12 м, материал — сталь СтЗ.

Ответ. fz = + 23,9 мм (прогиб вверх); Д/цТ = — 2,26 мм.

10.23. Определить продольное укорочение и стрелку прогиба балки двутаврово­ го сечения от приварки косынок угловыми швами. Размеры балки и сварных швов

10.24. Определить общие деформации свар­ ной балки после выполнения всех швов. Разме­ ры поперечного сечения балки приводятся на

200

рис. 306. Длина балки равна 12 м, /Ci = /С2 = 8 мм, материал — сталь СтЗ. Шов 3 выполнен с той же погонной энергией, что и швы 1 и 2.

Ответ. fz = — 4,3 мм (прогиб вниз); Д/цТ = — 2,03 мм.

10.25. Определить общие деформации главной балки речного моста после после­ довательного выполнения всех швов. Катеты швов 7 , 2 , 3 и 4 равны 8 мм, а катеты швов 5, б, 7 и 8 — 6 мм. Размеры поперечного сечения балки приведены на рис. 307. Длина балки равна 15 м, матерал — сталь СтЗ.

Ответ. fz = 5,47 мм (прогиб вверх); Д/цТ = — 4,75 мм.

§4. Расчет местных деформаций

иостаточных напряжений

При изготовлении сварных конструкций наблюдаются не только общие, но и местные деформации в виде выпучин и волн. В резуЛЬТате наложения сварных швов на поверхность листов последние Деформи­ руются в основном из своей плоскости. Деформации могут иметь ха­ рактер изгиба, когда лист перегибается по линии наложенного на его поверхность валика, образуя некоторый угол {5 (рис. 308, a). j 0 же получается в результате сварки двух листов, поверхности которых до сварки располагались в одной плоскости (рис. 308, б). Деформации этого вида называются угловыми и характеризуются углом р.

Длинные листы, сваренные в стык узкими сторонами, под действием

рей устойчивости тонких листов (рис. 308, ё).

Для определения угловых деформаций (угла Р) при наплавке ва­ лика на лист из малоуглеродистой стали можно воспользоваться графи­ ческими зависимостями угла р от величины удельной погонной энергии и скорости сварки (рис. 309).

При односторонней сварке в стык (рис. 310, а), когда глубина про­ вара h примерно равна толщине свариваемых листов 6, угловую

деформацию определяют также по графику (рис. 309). При двусторонней сварке стыкового соединения (рис. 310, б, в), даже тогда, когда режимы обоих проходов одинаковы, угловые деформации от них неодинаковы. Угловая деформация от шва /, когда прихватки расположены со сто­ роны первого шва, зависит от расчетной толщины бр, равной глубине проплавления hx (рис. 310, б), которая оказывает сопротивление угло­ вым деформациям. При втором проходе лист толщиной б будет сопро­

тивляться угловым деформациям. По­ этому Ф р2 и остаточная угловая деформация двустороннего стыкового шва будет равна сумме угловых де­ формаций каждого прохода с учетом их знака, т. е.

Когда сваривают в стык относительно узкие листы шириной а (рис. 308, б), стрелка поперечного прогиба посреди­ не сваренных листов

Р = у8 — собственный вес листа единичной длины, кгс/см. Деформации поясного листа от выполнения двух поясных шпов при

сварке тавровых сечений можно найти по ранее приведенным графи­ ческим зависимостям (рис. 309), учитывая, что вместо полной погонной энергии следует взять лишь ее долю, приходящуюся на пояс таврового сечения, т. е.

где 6Пи 6СТ— соответственно толщина пояса и стенки таврового соеди­ нения.

Суммарный угол загиба от обоих швов, выполненных на одинаковых режимах,

где К — катет двустороннего шва, см.

При приварке элементов набора или ребер жесткости к полотнищу возникает так называемая ребристость, которая является следствием проявления угловых деформаций (рис. 308, д). Максимальная стрелка прогиба при этом может быть определена по уравнению

(10-40)

где а — расстояние между элементами набора, см.

Остаточные продольные напряжения, возникающие в сварных элементах, в общем случае расположения сварного шва могут быть определены по формуле (10.21).

В некоторых частных случаях продольные остаточные напряжения определяются следующим образом. Когда сваривают в стык две полосы,

в зоне упругопластических деформаций остаточные на*1Р^жен^я ог равны пределу текучести и являются растягивающими (рис. 311, а, о).

Напряжения сжатия на остальной части сечения могут 6*>1ТЬ опре­

При несимметричном расположении шва по отношению К ЦТ сече­ ния (рис. 311, г, д) напряжение определяется по формуле (10.21). Например, напряжения сжатия в крайних волокнах пластины с эксцентрически расположенным швом будут

Величина у в формуле (10.21) берется со знаком плюс, если рассматри­ ваемое волокно расположено по ту же сторону от нейтральной оси, что и шов.

В тех случаях, когда свариваемые детали закреплены и их общее укорочение, вызываемое сваркой, оказывается невозможным, в них

Аи

возникают реактивные напряжения (рис. 312, а, б). Величина реак­ тивных напряжений может быть определена по формуле

где F — площадь поперечного сечения элемента в направлении, перпендикулярном к оси шва;

а— коэффициент, равный: при поперечных швах — р/ По формуле (10.30) и рис. 290, при продольных швах — р по формуле

Остаточные напряжения сжатия, возникающие при сварке, могут вызвать потерю местной устойчивости тонких пластин. Чтобы пластина не потеряла устойчивости, должно быть выполнено следующее условие:

где асв — напряжения сжатия, вызванные сваркой; авн — напряжения сжатия от внешних нагрузок;

акр — критические напряжения, зависящие от соотношения разме­ ров пластины и характера закрепления ее кромок.

Таблица 21

Коэффициенты k и А для определения акр пластины, сжатой в двух направлениях (рис. 313, г)

Критические напряжения выражаются формулой

(4-)' = АЕ(т)’ <‘°-45>

где k — коэффициент, учитывающий соотношение размеров пластины

ихарактер закрепления ее кромок;

v— коэффициент Пуассона, принятый равным 0,3; 6 и b — соответственно толщина и ширина пластины.

Значения коэффициентов k и А для различных условий закрепления приведены в табл. 20 и 21. Схемы сжатия пластин приведены на рис. 313.

Если условие по формуле (10.44) не удовлетворяется иасв + о вн > акр>

При сварке полотнищ в результате образования напряжений сжа­ тия аа = (рис. 314, а) возможно проявление общей потери устой-