7. Рабочие и связующие напряжения. Примеры

Связующие напряжения, которые возникают в поясных швах, вследствие их совместной работы с основным металлом не учитываются. В наплавленном металле швов могут возникать рабочие л связующие напряжения. Сварные соединения, разрушение которых влечет за собой выход из строя конструкций, называются рабочими, а напряжения, действующие в утих соединениях, - рабочими напряжениями. Напряжения, возникающие в наплавленном металле вследствие его совместной работы с основным металлом, называются связующими. Они, как правило, не опасны для прочности конструкций и при расчете не учитываются. Исследования, как правило, подтверждают, что при анализе прочности сварных конструкций можно не учитывать связующие напряжения.

8.Примеры стыковых соединений. Принципы расчета прочности.

Подготовка кромок стыкового соединения определяется технологическим процессом сварки и толщиной соединяемых элементов. Можно видеть, что обозначения CI, С2 и т. д. соответствуют определенному характеру выполнения шва (односторонний, двусторонний, на подкладке и т. д.) и форме подготовленных кромок. 

При выполнении многослойных швов в защитном газе все чаще используют подготовку кромок без их скоса. Этот прием требует тщательной укладки слоев, его применяют при сварке элементов толщиной до 50 мм. Как правило, стыковые швы делают прямыми, т. е. направленными перпендикулярно действующим усилиям. Применяется укладка валиков колеблющимся электродом с колебаниями поперек зазора в стыковом соединении одной или двумя скрученными или изогнутыми проволоками. Швы укладываются указанным способом в нижнем и горизонтальном положениях в среде защитных газов и под флюсом. Если элемент работает на растяжение, то допускаемое усилие в сварном соединении P = [σ`]<sub>p</sub>sℓ; (3.6) при сжатии Р = [σ`]_cmsℓ; (3.7) где s — толщина основного металла, так как усиление шва не учитывается; I — длина шва; [о'р — допускаемое напряжение растяжения сварного соединения; [оЧсж—допускаемое напряжение сжатия сварного соединения. Прн работе элементов из высокопрочных сталей наиболее слабым участком в сварном соединении оказывается не металл шва, а прилегающая к нему зона, которая в результате термического действия дуги или образования концентраторов напряжений может оказаться разупрочненной. В таких случаях необходимо заменить расчет прочности швов расчетом прочности соединений в ослабленных зонах с учетом особенностей механических свойств металла, его термической обработки и других факторов, зависящих от конкретных условий. Если стыковой шов направлен под углом а к усилию (как правило, ая»45а), то его следует считать равнопрочным основному элементу.

10. Соединение с лобовыми и фаланговыми швами. Принципы расчета на прочность.

Лобовые швы направлены перпендикулярно усилию. В соединении, показанном на рис. 3.4, а, усилие Р передается двумя лобовыми швами. Вследствие эксцентриситета элементы несколько искривляются. Расстояние между лобовыми швами следует принимать C≥4s. На рис. 3.4, б усилие передается через один лобовой шов на накладку; далее это же усилие переходит с накладки на второй лист. Таким образом, в соединении этого рода имеется лишь один расчетный шов. Рассмотрим несущую способность угловых швов. В лобовом шве возникает несколько составляющих напряжений (рис. 3.4, в): нормальные напряжения о на вертикальной плоскости шва в зоне сплавления и касательные напряжения т на горизонтальной плоскости. По методу, принятому в инженерной практике, расчет прочности лобовых швов производится на срез. Этот метод является условным и приближенным. При статических нагрузках и треугольном очертании шва слабым сечением считают наименьшее сечение, совпадающее с биссектрисой 0—0 прямого угла. По этой плоскости проверяют прочность лобового шва; напряжение при этом не должно превышать допускаемого [τ`] Формула определения допускаемого усилия Р для соединения, состоящего из одного расчетного лобового шва (рис. 3.4, б, в), имеет следующий вид: Р = [τ`]βKℓ для соединения, приведенного на рис. 3.4, а, P= [τ`]βKℓ (3.9) где βK — расчетная высота шва; ℓ— длина шва. Фланговые швы направлены параллельно усилию (рис. 3.4, г). В них возникают два рода напряжений. В реультате совместной деформации основного и наплавленного металла во фланговых швах образуются связующие напряжения. Как было указано выше, их не учитывают прн определении прочности соединения. По плоскостям соприкосновения валика флангового шва с каждым из листов, а также в самом валике возникают напряжения среза, которые являются рабочими напряжениями соединения. Усилие, передаваемое на фланговые швы, Рфл=Р-Рл (3-16) Это усилие распределяется между швами обратно пропорционально расстоянию от оси уголка до обеих кромок.