Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 3
Текст из файла (страница 3)
12. Схема распределения напряжений в стыковом шве деление напряжении по с сечению шва становится неравномерным. Распределение напряжений в зоне ст е стыкового шва полученное опытным путем, показано на рис. 12, б. 15 14 Напряжения (2) 120 100 200 290 к Р Рис. 13. Вид функции /! — ~ '1Р/ 0,0 с,б ог Ряс.
14. Вид функции г! к, мм С 44/29, С 85/75 С 38/22, С 80145 4 б 8 !О 12 б 8 1О 12 7 — 12 11 — 22 28 — 82 ЗЗ вЂ” 50 150 С4ф =/ (5) Распределение усилий и напряжений в сварнб4х соединениях Теоретическим путем установлено, что концентрация напряжений зависит от формы стыкового шва, определяемой величиной где Лз — утолщение в зоне шва; 0 — половина ширины шва. В случае т = 3 коэффициент концентрации формы шва Яф — — / — 11, где р — радиус закругления в зоне сопряжения шва с основным сновным металлом, определяется измерением; функция ! — ~ приведена , 13' а на рис.
; т) — функция коэффициента 1п (рис. 14). Прн и -. 3 коэффициент концентрации формы шва При этом с " определяется ие как половина ширины , 3/', ины шва, а как 3/и, Пример. 8= 30мм, Лз= 3 мм, 20= 30мм, р = 0,3 мм, и = 0,35 1/мм, /0 '! !и= 5,2 1/мм, 71= 1,0, 0/р= 8,5/0,3= 28,3. По рис. 13 /~ — /!=2,2. Таким образом, ссф — — 2,2 1 = 22,2. Рис. 15. Дефекты формы в стыковых соединениях При смещении кромок стыкуемых элементов в стыковых соединениях (рис.15,а) возникает концентРациЯ напРЯжений, опРеделлемаЯ коэффициентом а,к = 1 + Зб, где е = 5/8; 5 — смещение; 8 — толщина элемента.
Результирующий коэффициент концентрации напряжений в стыковых соединениях вследствие нерационального очертания шва и наличия смещения кромок !крез = СсфСссм (6) Указанная концентрация напряжений имеет место при работе соединения в области упругих деформаций, 1 0 0,1 0,2 05 Ц4 Об 00 0,7 7/а Рис. 16. Коэффициенты ал концентрации около сферической поры В результате местного изгиба, вызванного при сварке встык, остаточными деформациями (рис.
15, б) образуются также напряжения изгиба. Напряжения концентрируются также в стыковых соединениях в зоне пор (в зависимости от их размеров, положения, расстояния между ними, направления действия сил). Концентрация напряжений зависит от формы пор (сфери- 2. минимальный катет швов, мм Стали ческой, цилиндрическои и т. д.). Концентрация напряжений в зоне сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрической поры того же радиуса и аналогичного положения.
Коэффициенты 44, концентрации напряжений (полученные опытным путем) около сферической поры в зависимости от расстояния от ее центра до свободной поверхности при работе в и е елах п гих д маций приве- Рд у ру сфор дены на рис. 16. Угловые швы имеют треугольную форму. В результате проплавления основного металла их форма изменяется. Минимальные размеры катета шва определяются толщиной основного металла н классем стали (табл. 2). 17 16 Напряжения рис.
17. Схемы распределения напряжений в соединениях с лобовыми швами ес1име О, кгс/миг ;4-А С-О а, нгс1име У О-О ак,кес/ммг ГО 10 -1О Оо ми О -МО -50 О Рис. 18. Нахлесточнов соединение гпах 70 10бв = — =1+ 0,18 ~~ ср р (8) Рис 19 Соединения с угловыми швами (10) а) — =0,57 р' с/псах с с/ср Ог РК ' Распределение усилий и напряжений в сварных соединениях Минимальная длина нахлестки между лобовыми швами 55 . Минимальпи'и ' ная длина углового шва 4К и в то же время больше или равна 40 мм. Расчетную длину принимают на 10 мм меньше фактической.
При расчете угловых швов расчетную толщину принимают рК. В зависимости от технологического процесса сварки р =- 1 для однопроходной автоматической сварки; (1 = 0,9 для двухи трехпроходной автоматической сварки; р = 0,85 для однопроходной полуавтоматической сварки; р = 0,8 для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки; р = 0,7 для многопроходной автоматической и ручной сварки. Соотношения размеров угловых швов: фланговых 1: 1; лобовых 1: 1 в сталях С38/23 и С52/40 при статических нагрузках; 1: 1,5 в сталях С60/45 н С85/75, а также в конструкциях всех сталей, работающих при Т =.— 40' С и в условиях динамических нагрузок. Распределение напряжений в соединениях с лобовыми швами в различных сечениях показано на рис.
17. Наибольшая концентрация наблюдается в сечении Л вЂ” А, у, асилия между лобовыми швами в нахлесточных соединениях распределяются равномерно при элементах равных толщин. Прн неравных толщинах элементов (рис, 18) Р, эа — Ое 0 661 Р, 51 0,661+ 2еа ' — 1+ (7) где Рг — усилие в элементе меныпей толщины, передаваемое швом /; Р, — усилие в элементе большей толщины, передаваемое швом 2; О, и Оа — соответственно меньшая н большая тоащины соединяемых частей; 1 — длина нахлесточного соединения, Концентрация напряжений наблюдается в основном металле в зоне угловых швов тавровых соединений (рис.
19, а и б); коэффициент концентрации при изгибе В соединениях с фланговыми швами напряжения распределяются неравномерно (рис. 20, а и б). При соединении элементов относительно небольшой ширины напряжения распределяются крайне неравномерно вдоль фланговых швов. В соединениях элементов, у которых площади поперечных сечений /е = /а = Е, усилие во фланговых швах в сечении с координатой х на единицу длийы аР (с)е ах+ей а (1 — х)1 /х 4 ~ з)на/ 2г (9) где 1 — длина флангового шва; Р— растягивающая сила; где Б — модуль упругости прн растяжении; 1/ — модуль упругости при сдвиге, Наибольшие усилия при х = 0 н х = 1 аР 1+.сЬ а1 4 з)е а1 (1Ц При больших а! с/ аР агах 4 ° П н ~т'1=-06!о1 и и р ' =-, ! 1р при швах в форме равнобедренного треугольника коэффициент концентрации напряжений во фланговых швах 02 Р 20 хемы гпаспр " иях с фланговыми швами ' 1:..- .,1 1 "- .-:.'~-~'л ) юйв.
Оапряжения где 26 (Р1+Ра) ЕРЕР2 (14) При х=0 ар Р1+Ра сЬа1 чо=— (15) 2 (Р1+Рх) зЬ а1 ' при х 1 с(Ь 2Л-- "' 1 >пах аР Р, сЬа1+Ро 2 (Р1+ Ра) зЬ а1 ' (16) 2.0 б,б! Ххо ммт Мма а) Распределение усилий и напряжений в сварных соединениях При неравновеликих поперечных сечениях соединяемых элементов, например при Р <- Р„усилие на единицу длины а Р Р1 сЬ ах+ Ра сЬ а (1 — х) 2 (Р1+Р,) зЬ а1 При Р1 ( Р, до ) де, т. е.
наибольшее е1 наблюдается со стороны меньшего попе- речного сечения. При ) т'! = 0,6 [о) коэффициент концентрации напряжений наиболыпий Ах=0,87 ~ет ~ Г 1 )2 сЬа1+1 т — ~Е' 1+ . (17) Р, И= — ° Р, Максимальная расчетная длина флангового шва 60 К. Г1ри работе соединения в области пластической деформации напряжения по длине швов выравниваются. В соединяемых элементах относительно большой Рис. 21. Схемы распределения нормальных напряжений по ши- рине соединяемых элементов ширины напряжения по ширине участка меакду фяанговыми швами (рис. 21) распределяются неравномерно. Нап)ояжение в иоперечном сечении накладки по оси симметрии сЬ !ту о=2,3то —, зЬ Юа' (18) 2,3 —; 1 — половина длины накладки; среднее напряжение во фланговых швах Р "= 2РЕ(1, Р— продольное усилие; (> = 0,7 †: 1 — коэффициент, учитывающий глубину провара; К вЂ” катет шва.
Наибольшее напряжение о „„= 2,3то с(Ь 2,3а,е1. Максимальный коэффициент концен грации напряжений Коэффициент й зависит от огношепия а/1! аЕЕ О,! О,б 1,0 "тпах Е,4з 2,0! ззт В длинных фланговых швах при узких элементах концентрация напряжения возникает главным образом на концах фланговых швов и в меньшей степени на участке между швами. Рис. 22.
Схемы распределения нормальных напряжений в элементах с комбинированными соедине- ниями При коротких фланговых швах и широких элементах напряжения концентрируются преимущественно в зоне металла, примыкающей к швам, и в меньшей степен и в сам их швах. Лобовые швы комбинированного соединения значительно уменьшают концентрацию на!!ря>кений в основных элементах между фланговыми швами (рис. 22, а и б). Все сказанное относится к работе соединений в зоне упругих деформаций. Концентрация напряжений в пластической стадии уменьшае!ся, и распрсделение напряжения выравнивается, 20 21 Напряжения оо бо (22) (23) бо бо (24) (25) (26) Номер точки 0 344 Р 0,112Р 0,444Р 0,4ЗВР 0,0ЬВР ОРЛ4Р 0,0ВВ Р 0,4ЗЗР 0,4аВР 0,004~ 0,004Р 0,4ЗВР (28) (29) Распределение усилий и напряжений в сварных соединениях Концентрация напряжений в соединениях, выполненных контактной стыковой сваркой, как правило, совершенно незначительна.
Источником концентра- г) Рис, 23. Схемы распределения напряжений в соединении со сварными точками цин могут явиться лишь технологические дефекты (непровары, трещины, смеще- ния кромок и т. д.), Рис. 24. Эпюры распределения нормальных напряжений в сварных соединениях и источники концентрации напряжений при работе соединения в упругой стадии: о — в иахлесточиом соединении; б — в стыковом соединении; в — во фланговом шве нахлесточиого воедииеиив; з — в ооединеиии двух полов разной ширины В точечных соединениях, выполненных контактной и дуговой сваркой, концентрация напряжений значительна и вызывается несколькими факторами: а) в результате сгущения силовых линий в основном металле над сварочной точкой; коэффициент концентрации напряжений при этом колеблется в пределах (рис, 23, а) 0,62 !/4! = й ( !/й, и приближенно /4=0,38+0,62 !/й, (21) где й — диаметр сварной точки; / — расстояние между сварными точками в направлении, перпендикулярном к силовому потоку; б) усилия в отдельных сварных точках, расположенных в продольном ряду (рнс.
23, б н в), по отношению к действующей силе при равновеликих площадях соединяемых элементов распределяются следующим образом: прн трех точках (см. рис, 23, б) тп+! Рт= з =2 2т+ 3 1 !2= )1 2тп+ 3 при пяти точках (см. рис. 23, е) 2тпз+ 4т+! 4тпз+ 10тп + 5 тп+ 1 4тз+ !От+5 Р 1 Р з — 4п12+ 1От -(-5 где Р— усилие в соединении; т = !/4; расстояние между сварными точками в продольном ряду 3. усилия между точками (27) 0,53 (1п Ь/й — 0,46) ' с1исло точек в продольном ряду где Ь вЂ” ширина элемента; а — диаметр сварной точки; при ! = Ь = За, $ = = 2,95. При этих условиях усилия между точками распределяются следующим образом (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
