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

мальный радиальный прогиб может составлять около 0,5 - 2,0 мм. Использование при сварке жесткого подкладного кольца уменьшает е„ц.ост- Для приближенных расчетов перемещений в оболочке" нагрузку р на рис. 8.19 можно принимать равномерно распределенной по ширине зоны пластических деформаций 2Ьп-

p = PyJ{2b,/), (8.28)

При сварке алюминиевых оболочек радиальные перемещения во внешнюю сторону в процессе сварки оказываются настолько значительными, что возникает изгиб краев оболочек, который фиксируется швом. Последующее остывание хотя и создает дополнительные перемещения, аналогичные представленным на рис. 8.19, б, но не может полностью устранить ранее возникший изгиб. Остаточные перемещения в алюминиевых оболочках направлены обычно наружу.

При выполнении продольных швов оболочек заметные временные перемещения возникают при электрошлаковой сварке, в особенности при сварке одно-

Рус Нус Руо

Рис. 8.20. Перемещения в цилиндрических оболочках от продольных швов

Временно двух швов на заготовках полуцилиндрической формы. Перемещения возникают такие же, как при электрошлаковой сварке стыковых соединений (см. § 2). Остаточные перемещения от продольных швов в длинных цилиндрических оболочках диаметром D состоят из прогиба / (рис. 8.20, б).

который вычисляется, как в балках, по формуле (8.14) при известных усадочной силе Ру. и моменте инерции кольцевого сечения оболочки, а также местных искажений формы окружности на торцах, характер которых будет понятен, если рассмотреть короткую оболочку на рис. 8.20, а. В короткой оболочке изгибу от усадочных сил Ру сопротивляется не весь периметр оболочки, а лишь часть его, показанная на рис. 8.20, в дугой ABC. Центр тяжести этой дуги находится в точке Oj, а е - плечо усадочной силы. Ввиду малого момента инерции дуги ABC относительно оси 1-1, проходящей через точку Oi, возникает значительный изгиб образующей короткой оболочки, обозначенный (рис. 8.20, а). Форма оболочки искажается: размер в середине цилиндра становится меньше, а на краю - больше, чем диаметр D до сварки. В длинных оболочках их концевые участки испытывают подобные перемещения. Кольцевые швы в сферических оболочках создают перемещения, аналогичные перемещениям от кольцевых швов в цилиндрических оболочках.

К оболочкам часй-о приваривают штуцера, патрубки, горловины, элементы крепления, швы которых имеют либо форму кольца

в сферических, либо форму прямоугольника или кольца (в плане) в цилиндрических оболочках. Размеры этих швов обычно намного меньше, чем диаметры оболочек. Искажение в первую очередь выражается в приближении привариваемого элемента к центру оболочки. Если элемент приварен снаружи угловыми швами, то оболочка под этим местом становится плоской или сильно уменьшается ее кривизна. При работе сосуда под внутренним давлением в таких местах появляются дополнительные напряжения, вызванные уменьшением кривизны.

§ 5. Потеря устойчивости листовых элементов от сварки

Под действием усадочных сил в элементах конструкций возникают напряжения сжатия, вызывающие потерю устойчивости, которой в основном подвержены листовые элементы толщиной до 10-15 мм. Особенно зна-

I -5/.

Рис. 8.21. Потеря устойчивости сварной дв>тавровой балки

чительны перемещения у тонких (до 3-4 мм) листов.

Встречаются два типа задач, связанных с потерей устойчивости, существенно отличающихся по сложности 5j ,,,,,,,,,, решения: 1. Определение возможности потери устойчивости. 2. Определение перемещений после потери устойчивости.

Задачи первого типа проще - для их решения требуется найти критические силы и напряжения. Устойчивость элементов может рассматриваться либо в отношении только собственных сварочных напряжений, либо, если необходимо определить устойчивость в период эксплуатации, в отношении рабочих и собственных напряжений. Решение таких задач включает в себя: а) определение формы, размеров н условий закрепления элемента, который может потерять устойчивость; б) определение действующих сил и напряжений; в) определение критических сил и напряжений и сравнение их с действующими.

Рассмотрим ход решения задачи на примере сварной двутавровой балка (рис. 8.21, а). Усадочные силы вызывают в продольном направлении сжатие стенки и поясов, которые могут потерять устойчивость. Стенка представляет собой прямоугольную пластину (рис. 8.21, б) шириной и длиной /, длинные стороны которой считаем находящимися в жесткой заделке, так как они приварены к поясам. Усадочные силы IP на некотором расстоянии от концов создают равномерное сжатие = IPJF, где F - площадь поперечного сечения балки. Поэтому пластина нагружена

по коротким сторонам напряжениями а- Критические .напряжения для этого случая нагружения

а,р = 7я£ (Sc ic)V[12 (1 - II)]. (8.29)

Если а > ogp, произойдет потеря устойчивости. Полка также может потерять устойчивость. Половина полки шириной около В/2 представляет собой пластину, заделанную только по одной длинной стороне (рис. 8.21, в). Пластина нагружена напряжениями а. Критическое напряжение для такой пластины

а,р= 1,33я2£(28„да[12(1 -fi)]. (8.30)

При приварке листа к каркасу нахлесточным соединением (рис. 8.22, а) основные перемещения создаются усадочными силами - фактор поперечной усадки крайне мал. Поэтому лист

(N1 -Г

Рис. 8.22. Листовые элементы, теряющие устойчивость в сварных конструкциях

рассматриваем как прямоугольную пластину, заделанную по всем четырем сторонам, с напряжениями сжатия вдоль пластины 2PyJ{sB и поперек пластины 2PyJ(sBi), где s-толщина листа.

В плоских элементах оболочек также встречаются примеры потери устойчивости. При вварке круглых элементов в плоский" лист (рис. 8.22, б) в нем возникают радиальные напряжения растяжения Or и окружные напряжения сжатия а. Последние чаще всего вызывают потерю устойчивости. Радиальные критические напряжения зависят от радиуса г„, ограничивающего зону пластических деформаций и толщины листа s:

a.p = 3£(s/rn)V[12(l-.iO].

(8.31)

В большинстве случаев, если не рассматривать металлы, испытывающие структурные превращения при невысоких температурах, остаточные напряжения при г = г„ примерно равны а/уз.

- ОСТ

Если а/уз > . то будет потеря устойчивости. Крупные листы (рис. 8.22, б) теряют устойчивость, имея по периметру обычно две впадины и две выпуклости. Чем меньше отношение наружного радиуса листа к тем больше волн возникает в листе.

Плоские днища также теряют устойчивость под действием радиальных напряжений сжатия (рис. 8.22, в). Жесткость края

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