|
| |
|
Слаботочка Книги этого куска на размер - Апоп: P = -A,,,EFJI, (8.19) где F„ - площадь поперечного сечения верхней полки. После удаления куска / в балке никаких напряжений, вызванных швом, не будет. Не будет также укорочения и изгиба. Возвратим кусок с силами Р в балку (рис. 8. 7, е) и «приклеим» его к полке. Снимем фиктивные силы Р, приложив противоположные им силы -Р (рис. 8.17, г). Силы -Р на длине / балки вызовут ее укорочение Kp = -PlliFE). (8.20) Подставим в (8.20) величину Р из (8.19): Anp = Ano„f„/f. (8.21) Силы -Р создадут изгибающий момент М = -Ре и вызовут поворот сечения / относительно сечения на угол ф: Ф = М (£/), (8.22) где / - момент инерции всего поперечного сечения относительно оси у - у. Выразим М в формуле (8.22) через Р из (8.19). Получим Ф = Апоппе . (8.23) Величина Fe = Sn представляет собой статический момент поперечного сечения пояса, где произошла усадка Апоп. относительно центра тяжести сечения балки. Поэтому Ф = Апоп5„ . (8.24) Таким образом, формулы (8.21) и (8.24) не содержат длины участка /. Можно считать, что поперечный шов вызывает местное укорочение длины балки и излом ее оси на угол ф (рис. 8.17, г) в области поперечного сечения балки, где расположен шов. Рассуждения и формулы не изменятся, если считать, что поперечный шов уложен на вертикальной стенке. В этом случае в формулах (8.21) и (8.24) вместо п и Sn появятся площадь и статический момент площади того участка, где уложен шов. Большие прогибы балок возникают, если имеется много поперечных швов и они расположены несимметрично по ширине элемента. На рис. 8.17, д, ебалка имеет ребра, приваренные к полке и стенке, толщина которых s„ и может быть разной. Определение угла фх от двух приваренных ребер производится в этом случае суммированием углов, возникших от усадки полки фп и усадки стенки Фс. Угол Фп определяется от усадки Апоп полки на участке (В - s. Угол ф(. определяется от усадки стенки от швов с двух сторон, т. е. 2Апопс. н2 участке 1, плечо которого при определении статического момента S от площади ls берется равным эксцентриситету е. Зная углы Фг = Фп + Фс в каждом из сечений, где распо- ложено по два ребра, и расстояния между ребрами /, можно с помощью построения на рис. 8.17, ж определить прогиб балки / в средней точке. В рассматриваемом случае он равен / = Ф2{3 2 + 2/ + 0. (8.25) В балках может возникать различного рода закручивание продольной оси. На рис. 8.18, а показана крутильная форма noiepn устойчивости. Усадочная сила в крестообразной балке создает в периферийной части сечения сжатие, в результате чего листовые элементы теряют устойчи- 6] id Рис 8 18 Закручивание сварных балок вость. Закручивание балок длиной L с закрытым профилем (рис. 8.18, г), например коробчатых (рис. 8.18, б), может возникать вследствие смещения Лд. при приварке стенок к поясу (рис. 8.18, е). Такое смещение равносильно по свэему действию приложению фиктивных крутящих моментов М (рис. 8.8, г). Угол закручивания балки от смещения в однсм шве Ф = Л1/сОк, (8.26) где L - длина балки; - удвоенная площадь, охватываемая средней линией тонкостенного сечения. Для примера, изображенного на рис. 8.18, б, сечение имеет удвоенную площадь = 2-30-40 см = 2400 см. Если швы сварены в противоположных направлениях, то закручивание от отдельных швов суммируется. Если швы ) и 4 и швы 2 и 5 сварены в разных направлениях, то угол ф будет в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Закручивание балок тем больше, чем меньше Шк и больше L. Закручивание возни- кает вследствие неодновременной поперечной усадки углового шва по его длине (рис. 8.18, д). Например, шов 1 по мере его заварки закручивает верхний пояс, а шов 2 - нижний, так как, швов 3 и 4 пока нет, а есть лишь прихватка. Швы 5 и 4 не могут вызвать такое же противоположное закручивание в противоположном направлении из-за жесткости швов 1 м 2. Сварка в кондукторах или жесткие прихватки устраняют этот дефект. Значительное кручение может возникать у тонкостенных открытых профилей при укладке продольных швов, расположенных вне осей симметрии. Для рамных конструкций специфическим искажением формы является так называемая пропеллерность, при которой противо- положные углы выступают из плоскости рамы в разных направлениях. При сварке двутавровых балок, особенно с широкими полками, существенное искажение формы вызывают угловые перемещения Р при сварке поясных швов (см. рис. 8.6). В балках в результате сварки возможна потеря устойчивости стенок или полок. Это уменьшает их несущую способность при работе на изгиб или на сжатие. Потеря устойчивости рассмотрена в § 5. § 4. Перемещения в оболочках В оболочках возникают временные и остаточные перемещения. От временных перемещений при сварке кольцевых швов частично зависят конструкции приспособлений и оснастка. Например, предотвратить радиальные перемещения в тонкостенных оболочках (см. рис. 8.10) можно прижатием кромок роликами, перекатывающимися впереди сварочной горелки, или использованием охватывающего жесткого кольца. Во втором случае сварку необходимо выполнять изнутри. В толстостенных оболочках при электрошлаковой сварке радиальные перемещения незначительны, но возникают перемещения v поперек шва, которые сильно изменяют сварочный зазор в процессе сварки. Ввиду пространственного расположения стыка в отдельных местах периметров возникает значительное закрывание зазора, которое, будучи зафиксировано швом, после полного остывания превращается в остаточные перемещения. Наибольшая поперечная усадка возникает в зоне около 0,4 периметра, считая от места начала сварки. Это вызывает излом продольной оси свариваемого цилиндра. При больших длинах цилиндров или осей необходимо проводить предварительную сборку, создавая клиновидный зазор. Рассмотрим остаточные перемещения. В кольцевых швах тонкостенных цилиндрических оболочек после сварки возникает окружная усадочная сила, которая действует на оболочку аналогично распределенной нагрузке р (рис. 8.19, а), повторяющей характер эпюры продольных остаточных пластических деформаций г„„ о„: р&пяостЕь1г, (8.27) где S-толщина стенки оболочки; г-радиус цилиндрической оболочки. В результате образуется местный изгиб и уменьшение диаметра в зоне кольцевого шва (рис. 8.19, б), которое распростра-няется примерно на длину / = ZnYrV/[3(1 - х2)]/4. Макси-  Рис 8 19. Перемещения в зоне кольцевого шва тонкостенной цилиндрической оболочки от расчетной нагрузки р, вызванной остаточными пластическими деформациями 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 |