книга1 с (1085852), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

(8.21)

Силы —Р создадут изгибающий момент М Ре и вызовут

поворот сечения / относительно сечения // на угол

(8.22)

где — момент инерции всего поперечного сечения относительно оси

Выразим М в формуле (8.22) через из (8.19). Получим

(8.23)

Величина представляет собой статический момент

поперечного сечения пояса, где произошла усадка относи-

тельно центра тяжести сечения балки. Поэтому

(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 (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 и 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, балка имеет ребра, приваренные к полке и стенке, толщина которых и может быть разной. Определение угла от двух приваренных ребер производится в этом случае суммиро­ванием углов, возникших от усадки полки и усадки стрнки Угол определяется от усадки полки на участке

Угол определяется от усадки стенки от швов с двух сторон, т. е., на участке плечо которого при определении стати-

ческого момента от площади берется равным эксцентриси­тету е. Зная углы в каждом из сечений, где распо-

219

ложено по два ребра, и расстояния между ребрами, можно с по­мощью построения на рис. 8.17, ж определить прогиб балки в средней точке. В рассматриваемом случае он равен

(8.25)

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

элементы теряют устойчи­вость. Закручивание ба­лок длиной L с закрытым профилем

напримеркоробчатых

может воз­никать вследствие смеще­ния при приварке сте­нок к поясу (рис. 8.J8, в). Такое смещение равно­сильно по своему дейст­вию приложению фиктив­ных крутящих моментов М (рис. 8.!8 , г). Угол закрут чивания балки от смеще­ния в однем шве

(8.26)

где L — длина балки; — удвоенная площадь, охватываемая средней линией тонкостенного сечения.

Для примера, изображенного на рис. 8.18, б, сечение имеет удвоенную площадь

Если швы сварены в противоположных направлениях, то за­кручивание от отдельных швов суммируется. Если швы / и 4 и швы 2 и 3 сварены в разных направлениях, то угол будет в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Закручивание балок тем больше, чем меньше и больше L. Закручивание возни­кает вследствие неодновременной поперечной усадки углового шва по его длине (рис. 8.18, д). Например, шов / 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 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.

§ 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 вто-*ром случае сварку необходимо вы­полнять изнутри.

В толстостенных оболочках при электрошлаковой сварке радиаль­ные перемещения незначительны, но возникают перемещения v по­перек шва, которые сильно из­меняют сварочный зазор в про­цессе сварки. Ввиду пространст­венного расположения стыка в от­дельных местах периметров воз­никает значительное закрывание зазора, которое, будучи зафик­ 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 (рис. 8.19, а), повторяющей характер эпюры продольных остаточных пластических деформаций

(8.27)

где — толщина стенки оболочки; — радиус цилиндрической оболочки. В результате образуется местный изгиб и уменьшение диаметра в зоне кольцевого шва (рис. 8.19, б), которое распростра­няется примерно на длину Макси-

221

мальный радиальный прогиб может составлять около 0,5 — 2,0 мм. Использование при сварке жесткого подкладного кольца умень­шает Для приближенных расчетов перемещений в оболочке нагрузку на рис. 8.19 можно принимать равномерно распределен­ной по ширине зоны пластических деформаций :

(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 времен­
ные перемещения возникают при электрошлаковой сварке, в осо­
бенности при сварке одно­
временно двух швов на
заготовках полуцилиндри­
ческой формы. Перемеще­
ния возникают такие же,
как при электрошлаковой
сварке стыковых соедине­
ний (см. 2). Остаточные
перемещения от продоль­
ных швов в длинных ци-
Рис. 8.20. Перемещения в цилиндрических линдрических оболочках
оболочках от продольных швов диаметром D состоят из

прогиба . (рис. 8.20, б), который вычисляется, как в балках, по формуле (8.14) при извест­ных усадочной силе 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 сопротивляется не весь периметр оболочки, а лишь часть его, показанная на рис. 8.20, в дугой ABC. Центр тяжести этой дуги находится в точке , а — плечо усадочной силы. Ввиду малого момента инерции дуги ABC относительно оси 1—/, про­ходящей через точку возникает значительный изгиб образую-, щей короткой оболочки, обозначенный (рис. 8.20, а). Форма оболочки искажается: размер в середине цилиндра становится меньше, а на краю — больше, чем диаметр D до сварки. В длин­ных оболочках их концевые участки испытывают подобные пере­мещения. Кольцевые швы в сферических оболочках создают пере­мещения, аналогичные перемещениям от кольцевых швов в цилин­дрических оболочках.

К оболочкам часто приваривают штуцера, патрубки, горловины, элементы крепления, швы которых имеют либо форму кольца 222

в сферических, либо форму прямоугольника или кольца (в плане) в цилиндрических оболочках. Размеры этих швов обычно намного меньше, чем диаметры оболочек. Искажение в первую очередь выражается в приближении привариваемого элемента к центру оболочки. Если элемент приварен снаружи угловыми швами, то оболочка под этим местом становится плоской или сильно умень­шается ее кривизна. При работе сосуда под внутренним давлением .в таких местах появляются дополнительные напряжения, вызван­ные уменьшением кривизны.

§ 5. Потеря устойчивости листовых элементов от сварки

Под действием усадочных сил в элементах конструкций воз­никают напряжения сжатия, вызывающие потерю устойчивости, которой в основном подвержены листовые элементы толщиной до 10—15 мм. Особенно зна­чительны перемещения у тон­ких (до 3- -4 мм) листов.

Встречаются два типа за­дач, связанных с потерей ус­тойчивости, существенно от­личающихся по сложности решения: 1. Определение воз­можности потери устойчиво­сти. 2. Определение переме­щений после потери устойчи­вости.

Характеристики

Список файлов книги