Том 1. Прочность (1041446), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2.9. Таблица 29 Примеры условных обозначений сварных швов Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, двусторонний, выполняемый электродуговой ручной сваркой прн монтаже изделия. Усиление снято с обеих сторон Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторонний, прерывистый с шахматным расположением, выполняемый электродуговой ручной сваркой в защитных газах плавящимся металлическим электродом по замкнутой линии. Катет шва 6 мм.
Длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм Шов соедин"ния впахлестку без скоса кромок, односторонний, выполняемый электродуговой полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электродом. Шов по незамкнутой линии. Катет шва 5 мм Упрощенное изображение одинаковых швов, при условии полного обозначения одного нз них То же, если все швы на чертеже оди- наковы $10.
Соединения, работающие на изгиб и сложное сопротивление Примеры соединений, работающих на изгиб, показаны на рис. 2.36, а, б. Если шов выполнен с подготовкой кромок (рис. 2.36, а), то его размеры не отличаются от размеров привари- ваемой полосы, Поэтому напряжения в шве определяются по формуле гт = ~ ~ ((и')р, (2.36) где %' = зЬ'/6; Ь'1р — допускаемое напряжение растяжения сварного соединения; М вЂ” изгибающий момент. Во-вторых, расчет прочности швов следует производить не по допускаемым нормальным напряжениям (плоскости 0 — 0), а по напряжениям на косой плоскости. Значение этих напряжений ограничивают допускаемым напряжением на срез [т'). Таким образом, расчетное напряжение в швах (рис.
2.36, б) от момента М определяют по формуле т = — ==. (т']. (2.41) При действии в этом соединении момента М и продольной силы Р расчетное касательное напряжение в угловых швах (рис. 2.36, г) (2.42) т= М7%,+Р(Р,~(т'1, где Р,— площадь сечения угловых швов. В швах, имеющих форму равнобедренного треугольника, Р, = = 2 07 К7т. Рассмотрим расчет прочности швов, лежащих в плоскости изгибающего момента (рис. 2.37). бу Во-первых, разрушение угловых швов обычно происходит не по плоскости 0 — О. Поэтому расчетный момент сопротивления угловых швов принимают по меньшему сечению; он будет равен 2рКйа (2.40) с Рис. 2.36.
Схема соединений: а, б — швы, работающие на изгиб; в — г — швы, работающие на сложное сопротивление; д — схема нагружения углового шва При действии изгибающего момента М и продольной силы Р (рис. 2.36, з, г) гт = М/'йу+ Р!Р, (2.37) где Р = Йз. Если полоса приварена двумя вертикальными угловыми швами (рис. 2.36, б), то напряжение в плоскости прикрепления 0 — О (рис. 2.36, д) будет (2.38) и = М/'йу„ где ЯУ, — момент сопротивления угловых швов. В плоскости 0 — 0 момент сопротивления двух сварных швов высотой Ь и катетом К равен У', = 2КЫ6.
При этом следует иметь в виду два обстоятельства. Рнс. 2.37. Сварные соединения в плоскости изгибающего момента М: а — схема расчета швов; б — пример расчета по способу расчленения соединения (2.45) (2.46) откуда касательное напряжение равно т = М! Я К а (я+ К) + р КпяЯ = (т'), (2.47) Расчет прочности проведем по способу расчленения соединения на составляю- щие. Принимаем, что момент М уравновешивается моментом пары сил в гори- зонтальных швах Мг и моментом защемления вертикального шва М, (рис. 2.37, а): М = Мг+Мв (2.43) Допустим, что швы имеют форму равнобедренного треутольника. В горизон- тальных швах образуется пара сил. Ее момент равен М, = тр Ка (л+ К).
(2.44) Момент в вертикальном шве вычисляем по формуле Мв = фКЬЯ76. По формуле (2.43), М = тр Ка (й+ К) + тр К1Р!6, (2,51) (2.52) Находим напряжение: (2.53) (2.54) 75ггН Рнс. 2.38. Сварные соединения в пло- скости изгибающего момента М: о — схема расчета швов по способу полнрного момента инерции; б — пример расчета швов; в — определение результирующих напрнженин 58 Пользуясь уравнением (2.47) при конструировании соединения, легко определить требуемую длину швов а или катет 1(.
Пример расчета. Сконструировать прикрепление полосы сечением 150 Х ус 20 мм вертикальными и горизонтальными швами, равнопрочное целому элементу при изгибе (рис. 2.37, б); допускаемое напряжение [о)р, сварка полуавтоматическая (р = 0,8); [т'1 =- 0,65 [о1р Момент, допускаемый в полосе, ранен М=[о1 1Г=[о[ з!гв/6. Момент, допускаемый в вертикальном шве прн К = 20 мм и т' = 0,65 [о)„, равен М, = 0,65 [о[ р [лК/гв/6, Момент, допускаемый в горизонтальных швах, вычисляется по формуле Мг=м Мв Усилие на один горизонтальный шов равно Рг = Мг/(/г+ К) = [о)ргга (а — 0,52КЦ6 (/г+ К)7.
Требуемая длина горизонтального шва при К = 20 мм определяется по формуле и = Р,/[т'1 [1К = [о)р/тв (з — 0,52К)/[3,12 [о)р (К+/г) К[ — 0,02 м. Из конструктивных соображений можно принять а = 50 мм. В ряде случаев, в особенности когда соединения имеют сложную форму (рис. 2,38, а) и расчленение их на составляющие затруднительно, расчет прочности целесообразно производить по способу гголярного момента инерции.
Примем в качестве рабочей гипотезы, что под действием момента М соединение стремится повернуться относительно своего центра тяжести О. В элементе г[г' шва образуется реактивная сила дТ=тдР. (2.48) Момент реактивной силы относительно точки О равен дМ = = тгг[Р. Для всего соединения М = ~ тг с[ Р.
(2.49) Так как перемещение точек шва пропорционально расстояниям г до центра вращения, то и напряжения т определяются как линейные функции от г. Из соотношения т/т, = г/1 находим т = т,г, где т, — напряжение на условном расстоянии от центра, равном единице. Так как т, не зависит от г, то формулу (2.49) можно записать так: М=тл ~ге г[Р, (2.50) Интеграл представляет собой полярный момент инерции сварных швов относительно точки О ~ г'г[Е=1 Полярный момент инерции равен сумме двух осевых: 1,=1,+1„.
Наибольшее напряжение равно тп1ах = (М/1р) ггпах Пример расчета. Определить напряжение в конструкции соединения (рис. 2.38, б); сварка ручная ([! = 0,7). Определяем координаты центра тяжести швов соединения тавровой балки с листом. Абсцисса центра тяжести периметра швов относительно вертикальной кромки полосы ранна 10 о — 30 ! 05 2 ° 10 1+30 1 Момент инерции швов относительно оси а /а=30а 1/12+2(!О.
!а/12+10 1 15,5в)=7056 слта, Момент инерции относительно оси у 1, =2 10'. 1/12+2 !О. 1(5 — 1,7)в+30 Р/12+30 (1,7+0,5)в=532 см'. Полярный момент инерции периметра швов равен 1 = 1 + 1„= 7588 см'. Расчетный полярный момент инерции швов (с учетом разрушения по пло- скости, совпадающей с биссектрисой прямого угла) 1' =0,7 7588= 5311 см4= 5,311 !О а м', Изгибающий момент М=0,025 1 = 0,025 МН ° м.
Наибольшее напряжение от изгибающего момента в точке на расстоянии г „х (рис. 2.38, б) равно т„„„=0,025)/0,16е+0,083 /(5,311 10 в)=84,7 МПа. Примем условно, что перерезывающая сила Я =- Р == 25 кН воспринимается только вертикальными швами. Тогда среднее напряжение в вертикальном шве то = 0,025/(0,3 ° 0,7 0,01) = 11,9 МПа. (2.55) Реактивный момент в элементе определяется по формуле )М=у 1~. (2.56) Полный момент внутренних сил М = г) у гГТ = ) ту дг, (2,57) Принимаем, что напряжения представляют собой линейную функцию расстояния до оси.
При этом т/т, = у/1, где т, — напряжение на расстоянии, равном единице от оси г. Тогда М т ~уз,)д (2.58) Интеграл выражает момент инерции швов относительно оси г. Наибольшее напряжение трах = М/(1вуп1ас) ~ И' (2.59) Результаты расчета прочности по способу осевого момента незначительно отличаются от результатов расчета по способу расчленения соединения на составляющие.
60 Так как в зоне о,„напряжение т = О, то проверкЪ результирующих напряжений не требуется. Определим напряжения в том же соединении методом расчленения на два горизонтальных шва и один вертикальный по формуле (2.47): т=0,025/(0,7 0,01 0,1(0,3+О 01)+0,7 ° 0,01 0,3'/6) =77,6 МПа. По этому способу расчета т постоянно по длине горизонтальных швов. Расчетное результирующее напряжение в пересечении горизонтального и вертикального швов (рис.
2.38, в) равно трез=)/77 62+11,92=78,5 МПа. Расчет прочности по способу полярного момента инерции дает большее значение напряжения, поэтому вычисление напряжения по у этому способу обеспечивает больший запас прочг(Т ности. В основе расчета по с г способу осевого момента инерции лежит допущение, что напряжения в М швах пропорциональны деРис.
2.39. Сварное соединение в плоскости фоРмациям изгибающего момента М. Расчет швов по металле (рис. 2.39) и, следовательно, возрастают в линейной зависимости от расстояния точки до нейтральной оси элемента. Реактивное усилие в элементе равно Наиболее часто применяют первый способ, особенно при кон- струировании соединений с учетом заданных усилий. Второй спо- соб используют для определения расчетных напряжений при задан- ных размерах соединений. Третий способ используют в тех случаях, когда расчленение соединений затруднительно. При рассмотрении прочности прикреплений элементов, рабо- тающих на изгиб, будем предполагать, что угловые швы имеют форму равнобедренного треугольника. Расчет прочности произ- водится на срез в плоскости, совпадающей с биссектрисой прямого угла и равной по площади РКа, ф у где К вЂ” катет шва, а — длина шва. Определим напряжения в сварном соединении, прикрепляющем балку прямоугольного поперечного сечения, работающую на изгиб, относительно оси х — х (рис.
2.40, а). Соединение сконструировано с угловыми швами, охватывающими профиль по периметру. Нормальные напряжения в балке вызывают касательные напряжения т в швах: Рис. 2.40. Сварные соединения элементов, обваренных по периметрам угловыми швами: а — прямоугольное сечение: б — круглое сечение; в — двутавровое сечение; г— коробчатое сечение т= — =а1т 1, М 11' с (2.60) Момент сопротивления Ю', = 1,/у,„, (2.61) где 1, — расчетный момент инерции периметра швов относительно оси х — х.
С учетом возможного разрушения по наименьшему сечению 1, = 1р, где 1 — момент инерции периметра швов, т. е. 1с = ~ (2Ю ~(/т+ К)/4~~+ 2Кз(7/12 + 2К (/т+ 2К)з/12). (2 62) у „=/т/2+К, (2.63) Для круглого поперечного сечения (рис.
2.40, б) 1, = Р (зт (Ы+ 2К)'/64 — лсР/641; (2.64) у ..=с(/2+К. (2.65) Расчет прочности прикрепления произвольных профилей двутавровых, коробчатых (рис. 2,40, в, г), тавровых и других производится так же, как в случаях, рассмотренных выше, на основе формул (2.60) и (2.61), Если элемент работает при сложном сопротивлении — изгибающем моменте М и продольной силе Л/, то суммарное напряжение в соединении равно (2.66) 61 где г, — расчетная площадь швов: Р, = «)К/., где Уз — длина периметра швов. в Если элементы нагружены поперечными нагрузками то в ни. У х озникают изгибающие моменты М и поперечные силы Я.
Напряжения в сварных швах от действия силы Я определяют с учетом следующих допущений: поперечная сила воспринимается только вертикальными швами, распределение напряжений по длине вертикальных швов равномерно. Таким образом, среднее напряжение в шве от поперечной силы равно (2.67) та = ь//~'„ где г'„— расчетная площадь вертикальных швов. На уровне верхней кромки вертикального листа в швах следует проверить результирующие напряжения от действия момента и поперечной силы. Напряжение от момента (2.68) М т1 — г ' г/а~ 'с (2.69) где г/„— расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения, до горизонтальной верхней кромки (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
