|
| |
|
Слаботочка Книги § 14. Распределение напряжений в лобовых швах Изучение распределения напряжений в лобовых швах производилось теоретически - на основе положений теории упругости и пластичности - и экспериментально - на моделях с примененшм Рис. 2.51. Элементы сечения углового лобового шва и схема приложения нагрузки Р Рис. 2.52. Распределение эквивалентных напряжений Оэ в шве и околошовной зоне при действии на щов нагрузки Р: а, б - при средних напряжениях в минимальном сеченнн, равных пределу текучести; в, г - в момент начала разрушения швов. Утолщенной линией выделена граница зоны пластических деформаций   поляризованного света, лаковых покрытий, тензометрирования. В последнее время развивается метод численного моделирования на ЭВМ, который позволяет получить наиболее полную инфорадв- цию о напряженно-деформированном состоянии металла шва и в отличие от других расчетных методов достаточно хорошо согласуется с данными экспериментов. Расчет и эксперимент подтвердили наличие значительной концентрации напряжений в лобовых швах и большое влияние на распределение напряжений конфигурации поперечного сечения шва: глубины проплавления е, угла при вершине рс и формы свободной поверхности шва (рис. 2.51). Концентрация напряжений заметно снижается при увеличении глубины проплавления, увеличении угла Рс В- случае действия усилия вдоль катета, расположенного напротив угла Рс, и введении плавных переходов от шва к поверхности соединяемых деталей. Расчеты на ЭВМ, проведенные в сварочной лаборатории МВТУ им. Н. Э. Баумана, показали, что при возрастании нагрузок происходит выравнивание деформаций и снижение концентрации напряжения. На рис. 2.52 приведены распределения напряжений в лобовых швах при средних напряжениях в минимальных сечениях, равных пределу текучести (рис. 2.52, а, б), и в момент начала разрушения швов (рис. 2.52, в, г). Из рис. 2.52, а, б видно, что области концентрации напряжений располагаются у корня шва (точка А) и по линиям перехода от шва к соединяемым деталям (точка В на рис. 2.52, а и точка С на рис. 2.52, б). При увеличении нагрузки (рис. 2.52, в, г) густота линий равных напряжений уменьшается, что говорит о снижении концентрации напряжений. Важную роль при этом играет направление нагрузки по отношению к плоскости непровара. При одинаковых уровнях средних напряжений нагрузка, перпендикулярная плоскости непровара (рис. 2.52, б), дает большую концентрацию напряжений, чем параллельная плоскости непровара (рис. 2.52, а). Этл закономерность сохраняется вплоть до начала разрушения (рис. 2.52, в, г).  Рис. 2.53. Распределение напряжений в моделях сварных соединений с двусторонними накладками Напряжения в лобовых швах концентрируются в плоскости AD, проходящей через корень шва А, причем положение этой плоскости зависит от направления нагрузки Р. В дальнейшем по этой плоскости, как правило, происходит разрушение шва. Распределение напряжений в соединениях с лобовыми швами (рис. 2.53, а) показано на рис. 2.53, б (сечение Л - А), на рис. 2.53, в (сечение С - А) и на рис. 2.53, г (сечение В - В). Наибольший ко- эффициент концентрации имеет место в сечении (рис. 2.53, б) ± «а = 2 А -А dx 15он па бх, МПа.   Рис. 2.54. Сварное соединение полос разной толщины и Рис. 2.55. Концентрация напряжений в тавровом сварном соединении В нахлесточных соединениях с двумя лобовыми швами усилия между ними распределяются равномерно, в случае если элементы имеют равные толщины. При неодинаковых толщинах (рис. 2.54) распределение усилий между элементами определяется формулой PjP = 1 + [(S2 - si)/sj • {),66 (0,66Z + 2S2), (2.86) где Pi - усилие в шве, находящемся на элементе меньшей толщины Sj; Р, - усилие в шве, находящемся на элементе большей трещины S2, I-длина нахлестки. Концентрация напряжений имеет место также в лобовых швах тавровых соединений. Так, возле ребер жесткости, приваренных к растягиваемому элементу (рис. 2.55, о), образуется концентрация напряжений Од по сечению А - А. Эпюра этих напряжений показана на рис. 2.55, 6. Коэффициент концентрации напряжений в шве таврового соединения зависит от его очертания и от формы сопряжения с основным металлом. § 15. РаспределенЕ№ напряжений в соединениях с фланговыми швами В соединениях с фланговыми швами имеет место концентрация напряжений в швах и в основном металле полос между швами. Рассмотрим соединение из двух узких полос, соединенных швами с катетом К длиной / (рис. 2.56). Ввиду незначительной ширины полос условно примем распределение напряжений о в полосах равномерным по их ширине. Основные элементы под действием растягивающих усилий здаи-няются и перемещаются, во фланговых швах образуются сдвиговые 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [23] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 |