Том 1. Прочность (1041446), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В соединениях с короткими фланговыми швами при относительно большом расстоянии межд ними концентрация возникает преимущественно в основном металле на участке между швами (концентрация нормальных напряжений о„.). В соединениях, применяемых в сварных конструкциях,. образуются обе разновидности концентраций в более или менее резко выраженной форме. швов, накладки также вызывают значительную концентрацию напряжений.
На рис. 2.68, а показаны результаты экспериментального изучения распределения напряжений в различных поперечных сечениях (А — А„ Б — Б,  — В) соединений с односторонними накладками, когда накладки приварены к соединяемым полосам только фланговыми швами. В точках, близко расположенных к фланговым П,1тп 'гОО ОО ЛОО гОО /ОО О 1~, 1! /ОО /ОО рис. 2.58.
Распределение напряжений в соединени- ях с накладками без стыковых швов: а — распределение о между фланговыми швами; б— выравнивание распределения а в соединениях с лобовым н фланговыми ганами швам, образуется концентрация напряжений; точки, удаленные от швов и лежащие возле оси элемента, напряжены весьма слабо.
Вдали от накладок эпюра напряжений в поперечном сечении выравнивается и элемент работает более равномерно. Неравномерность распределения напряжений по поперечному сечению накладок значительно уменьшается при добавлении к фланговым швам лобовых. Это можно видеть на рис. 2.58, б, где показано распределение напряжений в таком соединении в сечениях à — Г, Л вЂ” Л, Š— Е.
э 17. Распределение усилий в нахлесточных соединениях, выполненных шовной сваркой В соединениях, выполненных шовной контактной сваркой, неравномерность распределения напряжений вызвана рядом причин. 1. Распределение напряжений о в зоне шва по толщине детали при растяжении происходит неравномерно. Коэффициент концентрации,напряжений ао при растяжении деталей приближенно выражается формулой а) Зпюра б сба = 2, Зз сй (2,3б/Ь)/Ь, е (2.99) бр где б — толщина детали; О/ Ь вЂ” ширина шва. Как правило, а, невеб и лик и лишь незначительно превышает единицу рас Рис.
2.59. Появление концентрации напря- и п и растя- ЖЕНИИ ПОКаааНО На ЭПЮ вЂ” нер~вномерное Распреиеленне о Яо гол~инне: б — изгиб соединения рис. 2.59, а. 2. При растяжении соединения происходит изгиб детали (рис. 2.59, б). Напряжение от изгиба онат = Зов/(1+ Ь У Зоа/Е/ь) г (2.100) где а„— номинальное напряжение в соединении от растягивающей силы. Как видно из формулы (2.100), напряжение от изгиба он,„не является линейной функцией от номинального напряжения оо.
Это объясняется тем обстоятельством, что с увеличением оо уменьшается плечо силы. Например, при б/з- — — 3 и оа = 800 МПа по формуле (2.100) она„= 1350 МПа. Отношение онат/оа —— 1,09. При а, = 200 МПа и аиа 510 МПа отношение он„/оа = 2,52. При уменьшении напряжения ао оиаг/оа-е 3.
Следует помнить, что вывод верен лишь при работе соединений в пределах упругих деформаций, За пределом текучести происходит некоторое выравнивание напряжений и коэффициент концентрации при этом снижается. $18. Распределение усилий в точечных соединениях, выполненных контактным способом В точечных соединениях возникает концентрация напряжений, обусловленная рядом факторов. 1. В результате сгущения силовых линий основной металл испытывает концентрацию напряжений в надточечной зоне (рис. 2.60, а). Интенсивность сгущения определяет концентрацию.
Она растет с ростом отношения Ы, где 1 — расстояние между точками в направлении, перпендикулярном действию силы; Й вЂ” диаметр точки. Расчетом установлено, что коэффициент концентрации (2.101) яп = 0,38+ 0,62Е/д. (2.102) Таблица 2.10 Распределение усилий между точками Число точек в продольном ряду Номера точек 0,435Р 0,058Р 0,014Р 0,058Р 0,435Р 0,436Р 0,064Р 0,064Р 0,436Р 0,444Р 0,112Р 0,444Р 81 напряжений сс в этом соединении находится в пределах (0,62 6/4 С - ао ( (И) и может вычисляться по приближенной формуле На рис.
2.60, б показана эпюра распределения о в продольном сечении соединения. Максимального значения напряжение достигает в сечении Π— О. Усилия в отдельных точках соединения, расположенных в продольном ряду, при их работе в упругой области неодинаковы. При условии, что поперечные сечения соединяемых элементов Г, = Ра и при числе точек в ряду 1 = 3 а) О усилия в крайних точках б'~ Р, = Р, = Р (т + 1)/(2т + + 3); в средней точке Р, = А — — — -- -- -- — А = Р/(2т+ 3). При 1 = 4 усилия в крайних точках Р, = Р, =. Р (2т + 1)/(4т + ф + 4), При числе точек в ряду ъ,о т' = 5 усилия в крайних точках Р, = Р, = Р (2т'+ 4т + + 1)/(4т'+ 10т+ 5); Р, = = Р (т+ 1)/(4т'+ точечных соединениях: + 10т + 5); в средней точке Ра=Р/(4т'+ 10т + 5). Здесь Р— усилие на продольный ряд точек; т = 1/(4), где $ = =-- 1/10,53 (1п (/т/д) — 0,46)1; г — шаг точек в продольном ряду; з — толщина свариваемых листов; Ь вЂ” ширина образца или шаг в поперечном направлении; Й вЂ” диаметр точки.
Если принять расстояние между точками / =- ЗЙ, Ь = Зд, то д = 2,95. При этих условиях распределение усилий между точками в продольном ряду дано в табл. 2.10. и — общий вид; б — распределение и в про дольном сечении Крайние точки оказываются нагруженными значительно сильнее, чем средние.
С увеличением числа точек в продольном. ряду такая диспропорция возрастает. Подобное явление имеет место при работе в пределах упругости. За пределами текучести наступает значительное выравнивание усилий. 2. В соединении возникает изгиб, аналогичный случаю шовной сварки (рис. 2.59), который вызывает дополнительное напряжение изгиба а;,.„„, вычисляемое по формуле о„„. = зацеп 11.ь д'~ во~ее), где сто — напряжение в основном металле соединения; Š— модуль упругости. Если принять о,/Е = 0,001, то онз = Зоо/(1+ 0 055г1/з); (2.
103) а„,т/оо, уменьшает свое значение с уменьшением толщины соединяемых деталей з. Рис. 2.6!. Распределение силовых потоков и напряжений о и т в зоне кон- центраторов: а — лобовые швы; б — стыкоаые швы; в — фланговые швы; г — в местах изме- нения сечения растянутых элементов При учете указанных концентраторов максимальное расчетное напряжение в элементах, соединяемых точкой, для типовых соотношений размеров в зоне точки приближенно равно (2. 104) Все приведенные соотношения выведены в предположении работы соединений в пределах упругих деформаций. Условные способы расчета точек, изложенные в 8 3, не дают действительного представления о полях напряжений в околошовных зонах в пределах упругости. Сварная точка испытывает напряжения в пределах упругих деформаций во много раз больше расчет- ных.
Этим и объясняется низкая прочность точек при работе под переменными нагрузками. При статических нагрузках за пределом упругих деформаций концентрация напряжений в значительной степени смягчается и значения разрушающих усилий, найденные опытным путем, незначительно отличаются от расчетных. Распределение напряжений в зоне концентраторов соответствует распределению гидродинамических потоков. На рис. 2.61, а показаны такие потоки, образуемые в лобовом шве, на рис. 2.61, б— встыковом, парис.2.61, в — вдольфланговогошва, нарис.2,61, г— в месте изменения ширины растягиваемого элемента. Зачерненные участки соответствуют эпюрам нормальных а и касательных т напряжений.
и 19. Концентрация напряжений в паяных швах В паяных швах возникает концентрация напряжений, оказывающая заметное влияние на работоспособность всего соединения. Рассмотрим распределение напряжений в стыковом паяном шве— тонкой мягкой прослойке с пре- 1О г ~ делом текучести, меньшем, не~р жели у основного металла. Мо- дуль упругости мягкой прослой- л' ки также меньше модуля упру- Я ~! -Г гости основного металла, поэто! -Грг му она обладает повышенной деформируемостью. Исследования, основанные на уравнениях теории упругости и пластичности, показали, что на контактных плоскостях и в 6 Я зоне мягкой прослойки возникает сложнонапряженное состо'4г яние при работе ее в пределах Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
