Том 1. Прочность (1041446), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Поперечные швы, расположенные перпендикулярно продольной оси балки, вызывают укорочение балки, а если они расположены не в центре тяжести ее поперечного сечения, то и ее изгиб. Пусть на пояс двутавровой балки (рис. 8.17, а, б) уложен поперечный валик, который вызвал поперечную усадку в поясе Л„,„«-0. Удалим из балки кусок полки длиной 1 (показано в верхней части рис. 8.17, а) и приложим к нему силы Р, вызывающие удлинение 218 этого куска на размер — Л„,„: " "»попЕ» и//» (8.19) где Є— площадь поперечного сечения верхней полки. После удаления куска / в балке никаких напряжений, вызванных швом, не будет. Не будет также укорочения и изгиба. Возвратим кусок с силами Р в балку (рис.
8.17, в) и «приклеим» его к полке. Снимем фиктивные силы Р, приложив противоположные им силы — Р (рис. 8.17, г). Силы — Р на длине 1 балки вызовут ее ко очение у р А„р — — Р//(РЕ). (8.20) Подставим в (8.20) величину Р из (8.19): Л„~ = Л„,„Р„/Р. (8,21) Силы —.Р создадут изгибающий момент М = — Ре и вызовут поворот сечения 1 относительно сечения П на угол ф: ф = М//(Е1), (8.22) где 1 — момент инерции всего поперечного сечения относительно оси д — д. Выразим М в формуле (8.22) через Р из (8.19).
Получим ф = Л„,„Р„е/1. (8.23) Величина Р„е = Я„представляет собой статический момент поперечного сечения пояса, где произошла усадка Л„,„, относительно центра тяжести сечения балки. Поэтому ф =Л„,„Я„/1, (8.24) Таким образом, формулы (8.21) и (8.24) не содержат длины участка /. Можно считать, что поперечный шов вызывает местное укорочение длины балки и излом ее оси на угол ф (рис. 8.17, г) в области поперечного сечения балки, где расположен шов. Рассуждения и формулы не изменятся, если считать, что поперечный шов уложен на вертикальной стенке.
В этом случае в формулах (8.21) и (8.24) вместо Р„и Я„появятся площадь и статический момент площади того участка, где уложен шов. Большие прогибы балок возникают, если имеется много поперечных швов и они расположены несимметрично по ширине элемента. На рис. 8.17, д, е балка имеет ребра, приваренные к полке и стенке, толщина которых зв и з, может быть разной.
Определение угла фт. от двух приваренных ребер производится в этом случае суммированием углов, возникших от усадки полки ф„ и усадки стенки ф,. Угол ф„ определяется от усадки Л„,„ полки на участке ( — з,). Угол ф, определяется от усадки стенки от швов с двух сторон, т. е. 2Л„,„, на участке /„ плечо которого при определении статического момента Я от площади /,з, берется равным эксцентриси.тету е. Зная углы фт. = ф„+ ф, в каждом из сечений, где раепо- .219 ложено по два ребра, и расстояния между ребрами 1, можно с по- мощью построения на рис.
8.1?, ж определить прогиб балки в средней точке. В рассматриваемом случае он равен (8.25) 1 = гр~ (3112+ 21+ 1). В балках может возникать различного рода закручивание продольной оси. На рис. 8.18, а показана крутильная форма потери устойчивости. Усадочная сила в крестообразной балке создает в периферийной части сечения сжатие, в результате чего листовые Ю элементы теряют устойчивость. Закручивание балок длиной Ь с закрытым профилем (рис.
8.18, г), — й например коробчатых (рис. 8.18, б), может возникать вследствие смещев~ г Лх ния Л„при приварке стед/ нок к поясу (рис. 8.18, в). Такое смещение равно- 5 сильно по своему дейстг~ вию приложению фиктивных крутящих моментов М (рис. 8.!8, г). Угол закручивания Галки от смещения в однсм шве Рис. 8.18. Закручивание сварных балок = Л Ь/, (8.26) где Ь вЂ” длина балки; го„— удвоенная площадь, охватываемая средней линией тонкостенного сечения.
Для примера, изображенного на рис. 8.18, б, сечение имеет удвоенную площадь го„. = 2 30.40 см' = 2400 см'-. Если швы сварены в противоположных направлениях, то закручивание от отдельных швов суммируется. Если швы 1 и 4 и швы 2 и 3 сварены в разных направлениях, то угол гр будет в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Закручивание балок тем больше, чем меньше го„и больше Ь. Закручивание возникает вследствие неодновременной поперечной усадки углового шва по его длине (рис. 8.18, д). Например„шов 1 по мере его заварки закручивает верхний пояс, а шов 2 — нижний, так как швов 3 и 4 пока нет, а есть лишь прихватка. Швы 3 и 4 не могут вызвать такое же противоположное закручивание в противоположном направлении из-за жесткости швов 1 и 2.
Сварка в кондукторах или жесткие прихватки устраняют этот дефект. Значительное кручение может возникать у тонкостенных открытых профилей при укладке продольных швов, расположенных вне осей симметрии. Для рамных конструкций специфическим искажением формы является так называемая пропеллерность, при которой противо- 220 положные углы выступают из плоскости рамы в разных направлениях.
При сварке двутавровых балок, особенно с широкими полками, существенное искажение формы вызывают угловые перемещения Р при сварке поясных швов (см. рис. 8.6). В балках в результате сварки возможна потеря устойчивости стенок или полок. Это уменьшает их несущую способность при работе на изгиб или на сжатие.- Потеря устойчивости рассмотрена в 5 5. $4. Перемещения в оболочках В оболочках возникают временные и остаточные перемещения. От временных перемещений при сварке, кольцевых швов частично зависят конструкции приспособлений и оснастка. Например, предотвратить радиальные перемещения в тонкостенных оболочках (см.
рис. 8.10) можно прижатием кромок роликами, перекатывающимися впереди сварочной горелки, или использованием охватывающего жесткого кольца. Во втором случае сварку необходимо вы- Р полнить изнутри. В толстостенных оболочках при электрошлаковой сварке радиальные перемещения незначительны, но возникают перемещения о поперек шва, которые сильно из- шИ меняют сварочный зазор в процессе сварки. Ввиду пространственного расположения стыка в от- Рис. 8.19. Перемещения в зоне дельных местах периметров воз кольцевого шва тонкостенной ци- линдрической оболочки от расчетникает значительное закрывание ной нагрузки р, вызванйой остаточзазора, которое, будучи .
зафик- ными пластическими деформациями сировано швом, после полного остывания превращается в остаточные перемещения. Наибольшая поперечная усадка возникает в зоне около 0,4 периметра, считая от места начала сварки. Это вызывает излом продольной оси свариваемого цилиндра. При больших длинах цилиндров или осей необходимо проводить предварительную сборку, создавая клиновидный зазор. Рассмотрим остаточные перемещения. В кольцевых швах тонкостенных цилиндрических оболочек после сварки возникает окружная усадочная сила, которая действует на оболочку аналогично распределенной нагрузке р (рис. 8.19, а), повторяющей характер эпюры продольных остаточных пластических деформаций в„, „,: р=е„, „,Еь!г, (8.27) где в — толщина стенки оболочки; г — радиус цилиндрической оболочки. В результате образуется местный изгиб и уменьшение диаметра в зоне кольцевого шва (рис.
8.19, б), которое распространяется примерно на длину 1 = Зл гззз/13 (1 — )ь')~14. Макси- 221 мальный радиальный прогиб может составлять около 0,5 — 2,0 мм. Использование при сварке жесткого подкладного кольца уменьшает е„,.„. Для приближенных расчетов перемещений в оболочке нагрузку р на рис. 8.19 можно принимать равномерно распределенной по ширине зоны пластических деформаций 20„: Р = Ру,~(2Ь,г) (8.28) При сварке алюминиевых оболочек радиальные перемещения во внешнюю сторону в процессе сварки оказываются настолько значительными, что возникает изгиб краев оболочек, который фиксируется швом.
Последующее остывание хотя и создает дополнительные перемещения, аналогичные представленным на рис. 8.19, б, но не может полностью устранить ранее возникший изгиб. Остаточные перемещения в алюминиевых оболочках направлены обычно наружу. При выполнении продольных швов оболочек заметные временные перемещения возникают при электрошлаковой сварке, в осо- бенности при сварке одно- а) Й временно двух швов на Рус Рус Рус заготовках полуцилиндрической формы.
Перемещения возникают такие же, В1 Вь как при электрбшлаковой сварке стыковых соедине1д а|г ний (см. ~ 2). Остаточные 1В перемещения -от продоль- ных швов в длинных циГис. 3.20. Перемещения в цилиндрических ЛИНДРИЧЕСКИХ ОбОЛОЧКаХ оболочках от продольных швов диаметром В состоят из прогиба )' (рис. 8.20, б), который вычисляется, как в балках, по формуле (8.14) при известных усадочной силе Р, и моменте инерции кольцевого сечения оболочки, а также местных искажений формы окружности на торцах, характер которых будет понятен, если рассмотреть короткую оболочку на рис. 8.20, а. В короткой оболочке изгибу от усадочных сил Р, сопротивляется не весь периметр оболочки, а лишь часть ею, показанная на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
