Слаботочка Книги

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

при работе в пределах упругости. За пределами текучести наступает значительное выравнивание усилий.

2. В соединении возникает изгиб, аналогичный случаю шовной сварки (рис. 2.59), который вызывает дополнительное напряжение изгиба Оизг, вычисляемое по формуле

Оизг = Зао/ (1 + d yls), (2.102)

где Go - напряжение в основном металле соединения; Е - модуль упругости. Если принять OqIE = 0,001, то

Оизг = 3(То/(1 -Ь 0,055d/s); (2. lOa)

Omio уменьшает свое значение с уменьшением толщины соединяемых деталей s.

Рис. 2.61. Распределение силовых потоков и напряжений а и т в зоне концентраторов

а - лобовые швы, б - стыковые швы. в - фланговые швы. г - в местах изменения сечения растянутых элементов

При учете указанных концентраторов максимальное расчетное напряжение в элементах, соединяемых точкой, для типовых соотношений размеров в зоне точки приближенно равно

Отах = (Тиз..а(г. (2.104)

Все приведенные соотношения выведены в предположении работы соединений в пределах упругих деформаций.

Условные способы расчета точек, изложенные в § 3, не дают действительного представления о полях напряжений в околошов-гдакгаонах в пределах упругости. Сварная точка испытывает напряг жения в пределах упругих деформаций во много раз бшьше расчет-

ных. Этим и объясняется низкая прочность точек при работе под переменными нагрузками.

При статических нагрузках за пределом упругих деформаций концентрация напряжений в значительной степени смягчаетсяи значения разрушающих усилий, найденные опытным путем, незначительно отличаются от расчетных.

Распределение напряжений в зоне концентраторов соответствует распределению гидродинамических потоков. На рис. 2.61, а показаны такие потоки, образуемые в лобовом шве, на рис. 2.61, б - встыковом, на рис.2.61, в- вдоль флангового шва, на рис.2.61, г- в месте изменения ширины растягиваемого элемента. Зачерненные участки соответствуют эпюрам нормальных а и касательных т напряжений.

§ 19. Концентрация напряжений в паяных швах

В паяных швах возникает концентрация напряжений, оказывающая заметное влияние на работоспособность всего соединения. Рассмотрим распределение напряжений в стыковом паяном шве -

тонкой мягкой прослойке с пределом текучести, меньшем, нежели у основного металла. Модуль упругости мягкой прослойки также меньше модуля упругости основного металла, поэтому она обладает повышенной деформируемостью.

Исследования, основанные на уравнениях теории упругости и пластичности, показали, что на контактных плоскостях и в зоне мягкой прослойки возникает сложнонапряженное состояние при работе ее в пределах пластических деформаций. Оно повышает и Ов.

Рассмотрим работу стыковых паяных соединений элементов с круглым поперечным сечением. В зоне пластических деформаций в мягкой прослойке образцов, нагруженных продольной силой, образуются напряжения (рис. 2.62): Ог- вдоль оси образца, Ор- в направлении радиуса, Gt - по направлению касательной, Тр - в кольцевых поверхностях.

Из теории пластичности следует, что наибольшие напряжения образуются на контактных плоскостях. Если модули упругости основного металла и мягкой прослойки близки между собой, то напряжения на контактных плоскостях определяются уравнениями

Рис. 2.62 Напряжения в мягкой прослойке стержня под действием растягивающей силы в зоне пластических деформаций

а, = a,[l+(2/3) (R-p)/So]; ар = a, = a, (2/3) {R-p)/so,

(2.105) (2.106)

где 0т - предел текучести металла прослойки при одноосном напряженном состоянии; R - радиус цилиндрического образца; р - радиус, определяющий положение точки в образце; - толщина прослойки.

Наибольшие значения напряжений достигаются на оси элемента, т. е. при р = 0. С уменьшением толщины прослойки напряжение резко увеличивается. Теоретически показано, что малое значение модуля упругости прослойки просл по сравнению с модулем упругости основного металла осн.мет способствует повышению прочности и понижению пластичности стыкового паяного шва.

/,3/	-,07

Рис. 2.63. Распределение т в паяном соединении в пределах упругих деформаций

О I Z 3 it MIL

Рис. 2.64. Коэффициенты концентрации напряжений ад в паяных соединениях внахлестку в зависимости от 2Gs/(£%).

Иная картина наблюдается в паяных соединениях нахлесточного типа, наиболее распространенного в изделиях. Распределение касательных напряжений т по длине нахлестки в направлении действия сил происходит неравномерно и в значительной степени аналогично условиям работы сварных фланговых швов. Для соединения двух деталей с равными площадями поперечных сечений F = sb (рис. 2.63) наибольшее значение усилия (7тах на единицу длины паяного шва в концевых точках определяется уравнением

7тах = (аЯ/2) [(1 + ch a/)/(sh al)], (2.107)

где

aV2Gb/{EFso); (2.108)

G - модуль упругости металла паяного шва при сдвиге; В - модуль упругости основного металла при растяжении; Sq - толщина мягкой прослойки; b - ширина шва; / - длина шва; s-толщина основного металла.

Если из условия статической равнопрочности паяного шва оснцвному металлу принять а = 2т и / = 2s, F = sb, то

а/ = Y2Gbl/{EFso) = У2Gbisy{Ebss„) = 2Y2Gs/{Eso). (2.109)

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