Сварка в машиностроении.Том 3 (1041440), страница 76
Текст из файла (страница 76)
35, е показаны угол ф, от шва 1 и угол ф, от шва 2, Зная угол ф, и плечо 1.„можно определить прогиб 1. Если балка имеет большое число поперечных швов (рис. 36, а, б), то ее прогиб определяется с учетом углов ф (рис. 36, в) от отдельных швов и длин участков между швами. Методика расчета укорочения и изгиба балки от усадки сварных соединений, находящихся на вертикальных стенках, остается той же самой (рис, 36).
В формулах (50) и (51) необходимо использовать р, = 1,5, и о = е(пб„т. е. г", и 5 для того участка вертикальной стенки, который испытал поперечную усадку. Суммарный прогиб 1 должен находиться с учетом характера изгиба, представленного на рис. 36, в. Скручивание балок. Причины закручивания балок изучены недостаточно. При сварке балок с тонкостенными открытыми профилями, таких как двутавровые, Н-образные, П-образные и др., скручивание возникает вследствие неодновременной поперечной усадки углового шва по его длине (рис.
37, а). Например, шов 1 на рис. 3?, а по мере его заварки и усадки закручивает верхний пояс, а шов 2 — нижний. Швы 3 и 4 не могут компенсировать перемещений ввиду жесткости швов 1 и 2. Сборка на прихватках или в кондукторах позволяет из* бежать закручивания данного вида. Возможна крутильная форма потери устойчивости.
Например, крестообразная балка на рис. 37, б вследствие действия усадочной силы и появления сжатия в листовых элементах закручивается в результате потери устойчивости. Балки коробчатого профиля, собранные на прихватках (рис 37, в), закручиваются после сварки вследствие продольного смещения Л при выполнении продольного шва (рис. 37, г). Такое смещение по своему действию равносильно приложению фиктивных крутящих моментов М (рис. 37, д). Угол закручивания балки где 1.
— длина балки; гоп — удвоенная площадь, охватываемая средней линией тонкостенного сечения, например, сечение, представленное на рис. 37, в, имеет юп = 2 30 40 = 2400 см~. Если швы 1 и 4 сварены в одном направлении, а швы 2 и 3 — в противоположном (рис, 37, в), то закручивание суммируется от всех четырех швов, Значительному закручиванию могут подвергаться элементы, у когорых гоп мало, а также конструкции с большой длиной 1..
Искривление поверхностей вследствие угловых перемеи1ений 11. Поверхности, образованные листовыми элементами, могут искривляться вследствие неравномерной поперечной усадки, вызывающей появление угловых перемещений р, Примером является приварка набора (рис, 38, а) к обшивке корабля. Аналогичный характер искривления возникает при сварке встык закрепленных по контуру листов (рис. 38, б). В простейших случаях характер искривления и прогибы Рис.
38. Схемы для определения перемещений в листах, имеющих угловое перемещение р могут быть определены расчетом. Зону шва заменяют шарниром (рис. 38, в и г), и затем прикладывают моменты и силы, которые находят из двух условий: 1, Сумма угловых поворотов слева и справа от шарнира (рис, 38, г) должна быть равна угловому перемещению р; ~фг~+~фг!=Р П. Перемещения слеэа и справа от шарнира равны: Ь=Ь. 378 Перемещения при сварке конструкций вр ыбж (56) (57) 2рда ктпаг а) Деформации, напряжения и перемещения при сварке Рис, 39, Примеры потери устойчивости листовых элементов в сварных конструкциях: а, б, в — балка; г — крышка; д — ласт с вваренным элементом; г — плоское днище в сосуде; ж — лист, сваренный встык Рис. 40. Определение максимального прогиба стенки, потеряв- шей устойчивость под действием сжимающих напряжений В случае пересекающихся элементов набора и швов искривления имеют сложный характер.
Эти случаи подробно описаны в работе (1О]. Потеря устойчивости листовых элементов. Потеря устойчивости возникает в результате действия остаточных напряжений сжатия, вызванных усадкой металла в зоне сварных соединений. Для определения возможности потери устойчивости необходимо найти действующие усадочные силы и напряжения, условия закрепления рассматриваемых элементов по контуру, вычислить критические силы и сравнить их с действующими. На рис. 39, а показана двутавровая сварная балка, вертикальный лист которой и пояса испытывают продольные сжимающие напряжения 2Ру, (55) б где 2Рус — усадочные силы от поясных швов; Рб — площадь поперечногосечения балки.
Вертикальную стенку можно рассматривать как полосу, заделанную по двум длинным сторонам (рис. 39, б), а пояс — как полосу, один край которой свободен, а другой заделан (рис. 39, в). Критическое напряжение для стенки 7паЕ (бс 1в ~кР 12 (1 рв) 1~ 1 ° а для пояса (см. рис. 38, в) 1 ЗЗлтЕ ~ 2бп'1в 12 (1 — рт) ~ В / ' Если о, > акр, то произойдет потеря устойчивости. Потеря устойчивости нередко происходит при приварке листа по контуру (рис, 39, е), когда создается двухосное сжатие; в случае аварки в лист какого-либо элемента, когда возникают окружные сжимающие напряжения оэ (рис. 39, д); при вварке плоского днища (рис, 39, е), а также при сварке листов между собой (рис.
39, ж). Определение перемещений в „после потери устойчивости рассмотрим на примере стенки двутавровой балки (рис. 40, а). В закритической области после потери устойчивости стенки возникнет некоторое укорочение балки Л„~, На рис. 40, б Лнр отложено по горизонтальной оси. При этом сила Рн, воспрййимаемая поясамй, будет изменяться линейно, а сила Р„воспринимаемая стенкой, после потери устойчивости в точке А изменяется нелинейно.
Для решения рассматриваемой задачи необходимо располагать нелинейной зависимостью Р, от Ьнр. В точке В, соответствующей равновесию сил, сумма Рх = Р„+ Р равна усадочным силам 2Р ,. На рис. 40, б показана зависимость ш „ от Л , которой также необходимо располагать для решения задачи. В более сложных случаях потери устойчивости для расчетов могут быть применены энергетические методы (5). Перемещения в оболочках, Наиболее распространенными сварными соединениями в оболочках являются кольцевые, продольные и круговые швы (рис.
41). В процессе выполнения однопроходного кольцевого шва электрошлаковым способом свариваемые оболочки поворачиваются относительно друг друга и сближаются, в результате чего происходят сложные изменения сварочного зазора (4) и возникает излом продольной оси оболочек, В тонкостенных оболочках из сталей и титановых сплавов вследствие окружной усадки зоны пластических деформаций кольцевых швов периметр уменьшается (рис. 42) в зоне протяженностью 1= —, —, Радиальное перемещение может достигать величины, Зтс )~г6 4 у' 3(1 — )эв) 38) 380 Перемещения при сварке конструкций Рис, 42. Искривление образующей цилиндрической оболочки в зоне кольцевого шва Л-Л СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ б) Деформации, напряжения и перемещения при сварке а) ' б) б) а) б) Рис.
4). Простейшие типы стыковых соединений в элементах оболочек: а, б — продольный и пальцевой швы в цилиндрической оболочке; в — кольцевой шов в сферической оболочке; г н д — круговые швы в цилиндрической и сферической обо лочквх Рис. 43. Перемещения в цилиндрических оболочках от продольных швов: а — длинных; б — коротких Рис. 44, Остаточные перемещения при вварке элемента круговым швом; а, б — в цилиндрической оболочке; в — в сферической оболочке; г — схема действия снл, вызывающих перемещение пРи усвдке круглого пятив нагреве равной толецине б и более.
В оболочках из алюминиевых сплавов наблюдается некоторое местное увеличение периметра в зоне шва, Продольные швы, сокращаясь в результате усадки, вызывают изгиб длинных оболочек (рис. 43, а), величину которого можно определить по формуле (46), и местное искажение окружности у коротких оболочек, выражающееся в росте и уменьшении О, по сравнению с О (рис.
43, б). Аналогичное искажение формы происходит также у концов длинных оболочек. Круговые швы на сферических и цилиндрических оболочках (рис. 44) создают перемещение вааренного элемента к оси оболочки, величина которого зависит от количества введенной при сварке энергии и жесткости оболочки. Нагрев круглого пятна при точечной сварке нли при приварке бобышки а (рис. 44, е) также вызывает перемещение н центру оболочки, аналогичное перемещению от сил аз и ав, Стру а Экспериментальные методы определения перемеще- д) ний. Перемещения отдельных 6 точек и элементов сварных конструкций могут быть измерены как в процессе сварки, так и после полного осты- в) к) я изме емен- ис, 45 хемы измерения остаточных ремных перемещений состоят обычно из следующих основных частей: а) узла сопряжения устройства со свариваемой деталью для получения перемещения; б) передаточных деталей; в) датчика, преобразующего перемещения в сигнал для наблюдения или записи, Узел сопряжения по конструкции должен быть таким, чтобы в зоне контакта с деталью не возникали проскальзывания или пластические деформации в направлении измеряемого перемещения.
Передаточные детали должны либо дополнительно охлаждаться, чтобы не изменять свои размеры, либо быть так спроектированы, чтобы их расширение не влияло на результаты измерения. Датчики должны быть защищены от возможного нагрева. Остаточные перемещения определяют с применением обычных измерительных инструментов: линеек, измерительных лент и индикаторных головок (рис. 45). Для этой цели снимают также профилограммы, измеряют прогибы с помощью отвеса или натянутой струны; периметры оболочек измеряют струнным периметромером и др, а — нз плите; б — струной н линейкой; в — двумя линейками; г — индикаторной головкой; перемещающейся вдоль линейки; д — вертикальной нитью; г — индикатором в специальном приспособлении; ж — периметромером путем обтяжки оболочки стру- ной 1, Боли Б., уэйлер д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
