Том 1. Прочность (1041446), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Отрезка полос от листа сопровождается их изгибом от нагрева кромки (рис. 8.12, а).Кривизна отрезаемой полосы будет различной для сечений 1, П, 111, Если полоса длинная, а процесс отрезки идет в течение продолжительного времени, то кривизна может даже изменить знак, так как начало полосы успеет остыть и температура выравняется. Кривизну полос можно определить графорасчетным методом Н. О. Окерблома, для которого разработаны программы расчета на ЭВМ. Чем шире отрезаемая полоса, тем меньше ее изгиб. Например, верхняя часть листа (рис. 8.12, а), от которого отрезают полосу, тоже может рассматриваться как полоса большой ширины.
Ее изгиб практически не будет заметен. После полного остывания полоса изогнется, как показано на рис. 8.12, б. Определение изгиба полосы относится к деформационной части задачи. Воспользуемся результатами термомеханической части задачи, изложенными в 8 1.
Усадочную силу для весьма жесткой полосы Р, вычисляем- по -формуле '(8.5). При -этом д/о, =- д/о, находим по формуле (8.6), а в формуле для де значение зр„, — — з/2, где з — толщина разрезаемого листа. При вычислении фактически действующей силы Р„, показанной на рис.
8.12, б, необходимо учесть жесткость отрезаемой полосы как. балочного элемента: Р„= Р,„, ~~1 — Р,, (г1/1,+ е41, +1/Г)/а,~, (8.12) где о,— предел текучести свариваемого или разрезаемого металла; 1„1,, Р— главные центральные моменты инерции и площадь поперечного сечения полосы (или. свариваемой балки); е, и е, — эксцентриситеты приложения усадочной силы относительно главных центральных осей поперечного сечения, Рис. 8.12.
Перемещения при отрезие полос Точка приложения усадочной силы должна совпадать с центром тяжести эпюры остаточных пластических деформаций в„„„. Так как ширина зоны пластических деформаций при резке невелика, то с небольшой погрешностью, увеличивающей изгиб, силу прикладывают к кромке посередине толщины листа. Отсюда г, = В/2, а е, = О.
Для рассматриваемой: олосы 1, = зВЯ/12; Е = Вз. Определив силу Р„, можно вычислить- продольное укорочение и изгиб отрезанной полосы. Продольное укорочение Л„= Р,1/(ЕГ). (8.13) Стрела прогиба /'= Ру,е11'7~(8Е1,) = МР/(8Е1т), (8.14) где М = Ру,е, — момент усадочной силы относительно центра тяжести поперечного сечения. Угловой поворот торцов относительно друг друга 8 = М1/(8Е1,).
(8.15) Допустим, что после отрезки полосы 1 производится отрезка полосы 2 (рис. 8;12, в). В широкой полосе после отрезки узкой полосы образовалась. усадочная сила Р,, которая, заметим, будет несколько меньше Р, (рис. 8.12, б) согласно формуле (8.12). Эта усадочная сила во время резки полосы 2 будет создавать изгибающий момент Ру,,е и сжатие полосы 2 в сечении А — А.
Растягивающие напряжения от изгиба в зоне резки о„= Р„,е/Ю =— = 6Р,.„е/(В'ь) будут преобладать над напряжениями сжатйя.о, = Р,,/ (Вз) от силы Р„,, Суммарное напряжение является растягивающим и уменьшает остаточные пластические деформации и усадочную силу. После отрезки полосы на нее будут действовать не равные между собой силы Р„, и Р', (рис. 8.12, г). Обычна Р,:~ Р'„и полоса будет больше искривлена от алия- Г ния первого реза, как показано на рис. ! 8.12, г. Если резка всех полос производится сразу с помощью мнагорезакового ! автомата, то искривляются после резки лишь крайние полосы, так как у них только одна кромка подвергалась на- 8 ~ Э~ греву при резке.
Все остальные полосы будут прямые. СваРка стыкового саеДинениЯ может Рис 81З. Перемещения при производиться без прихваток как с за- сварке пластин зором между пластинами, так и без него. Типичным примером сварки с зазором является электро- шлаковая сварка. В общем случае в процессе сварки пластин с зазором возникает одновременно несколько видов перемещений (рис.
8.13). 1. Изгиб. полос от неравномерного нагрева их по ширине. Распределение температур Т по ширине пластины показано на рис. 8.13. Изгиб приводит к раскрыванию сварочного зазора. 2. Перемещения, вызываемые остыванием пластин в заваренной части шва. Сокращение зоны термического влияния в поперечном направлении оу (рис. 8.13) приводит к поступательному сближению пластин Л„„, а главное, к их повороту 0, который вызывает закрывание зазора. 3. Перемещения, вызываемые изменением объема металла при его структурных превращениях в процессе сварки. Они могут как открывать, так и закрывать зазор при сварке.
Сочетание трех перечисленных выше видов перемещений может создавать самые разнообразные изменения зазора в процессе сварки. Перемещения, описываемые в п. 2, определяют по формулам Л„,.„= и'уГА/(исуса,); (8. 16) 9 = а'дРа/(2юйз), (8. 17) где и' — коэффициент линейного расширения без структурных превращений (их влияние будет учтено отдельно); для низкоуглеродистых и низколегированных сталей а' ж (16,5 —: 1?) ° 10-' 1/'С; 215 ь', =22 ~ г7,г 1о ~'0,118-ч-~~'е'1~'ев 1 (8. 18) где в — степень черноты поверхности свариваемых пластин; для проката черных металлов в = 0,9; Х, а, су приведены в табл.
7.1. а) 1,0 О,В 0,7 0,5 0,5 рг 0,1 0 г 4 В В 101114101В "" 0 1 г 5 4 0 0101г1410100,Й га га Рис. 8.14. Номограммы для определения функций Еа и Га Предотвратить поступательное сближение при электрошлаковой сварке закреплением пластин или их скреплением между собой практически невозможно из-за громадных сил усадки, возникающих в свариваемых пластинах. Если на некоторой длине Й, шва угловые перемещения устранены, то для определения углового перемещения, возникшего на участке шва от Й, до Й, необходимо из 8, при Й, вычесть 0, при Й,. Структурные превращения типа а -+. у сопровождаются уменьшением объема металла, а обратные у — э а — увеличением объема.
В процессе сварки, на стадии нагрева металла, между изотермами А„ и А„ (рис. 8.15) в зоне шириной 1 происходят структурные превращения а — ~ у. Через некоторое время в той же зоне в интервале температур от Т„ до Т„ идет процесс у -э а. В заштрихован- 216 Ра и га — безразмерные функции, приведенные на рис. 8.14,, зависящие от безразмерной длины заваренного шва о,Й/2а и безразмерной теплоотдачи пластин при сварке; ной зоне объем металла увеличивается.
Пока заштрихованная зона находится в начальной части шва — до середины заваренной части, ее расширение приводит к закрыванию сварочного зазора. Когда же заштрихованная зона становится ближе к месту сварки, чем к началу шва, поворот пластин от ее расширения будет от- / крывать сварочный зазор. 3 4са В сталях с высокой степенью легирования, у которых Т„и Т„низкие, а Й, 4г велика, процесс закрывания зазора обыч- г1 но продолжается, пока длина Й шва не превышает 1,5 м. В низкоуглеродистых и ! низколегированных сталях, таких, как 1 т стали 20 или 20ГС, открывание зазора на- 1 1 т чинается при длине шва 0,6 — 0,7 м.
тк Изменения зазора при электрошлаковой сварке могут привести к нарушению режима сварки, так как при этом меняются скорость сварки и соотношение между основным и присадочным материалом Р 8 $ 3 Рис. 8,15. Зоны структурпри формировании шва. В некоторых слу- и и вра ии при чаях чрезмерное открывание зазора при- сварке водит к вытеканию ванны из-под формирующих ползунов, а закрывание — к короткому замыканию мундштуков на изделие. Ф 3.
Перемещения коиетрукций балочного типа К конструкциям балочного типа относятся собственно балки, колонны и рамные конструкции, состоящие из отдельных балок. Характерными особенностями сварных конструкций балочного типа являются их относительно большая длина по сравнению с высотой и шириной, поясные швы вдоль всей длины, наличие поперечных швов, прикрепляющих ребра, диафрагмы'и вспомогательные а1 07 д/ Рис. 8.16. Сварная балка с продольными швами элементы. Если в балках имеются несимметрично расположенные продольные и поперечные швы, то из-за большой длины балок в них возникают значительные прогибы.
После сварки продольного шва 7 (рис. 8.16, а, б) возникают усадочная сила Р„„которая создает укорочение балки, вычисляе- 217 мое по формуле (8.13), и момент от силы Рг«на плече е, относительно центра тяжести сечения, который вызывает изгиб балки, вычисляемый по формуле (8.14).
В качестве площади Р в формуле (8.13) берут суммарную площадь пояса и стенки, а в качестве 1, — момент инерции площади тавра относительно оси 1 — 1, проходящей через центр тяжести. Если к сваренному тавру присоединяют еще один пояс швом 11 (рис. 8.16, в), то от него отдельно находят укорочение и изгиб. Площадью Р является вся площадь поперечного сечения двутавра, а момент инерции 1 находят относительно оси 2 — 2 также для всей площади.
Зксцентриситетом для усадочной силы шва 11 является плечо е.. Прогибы от швов 1 и П в рассмотренном примере имеют разные знаки. При нахождении а/ е/ а1 г„ Р Р Рис. 8.17. Двутавровая балка с поперечными швами суммарного прогиба их следует вычитать.
Если поперечное сечение симметрично относительно оси 2 — 2, то остаточный прогиб при изгибе от сварки двух швов у балки будет направлен кверху, т. е. шов 1 вызывает больший прогиб, чем шов 11. Если балка состоит из нескольких продольных элементов, которые вначале собирают на прихватках, а затем сваривают, то при вычислении укорочений и прогибов прихваточные швы считают достаточно прочными и жесткими, чтобы обеспечить совместную работу всех элементов.
Например, если балка (рис. 8.16, в) сначала собрана на прихватках, то в расчет перемещений от швов 1 и П вводят всю площадь поперечного сечения и берут момент инерции относительно оси 2 — 2, а также эксцентриситет е, для шва 1 и эксцентриситет е, для шва 11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
