Конспект (Часть 2) (1085865), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Рис. 2.58. Распределение напряжений в соединениях с накладками без стыковых швов:

а —-распределение о между фланговыми швами; б - выравнивание распределения а в соединениях с лобовым и фланговыми швами 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 Г — Г, Д-Д,Е-Е. § 17. Распределение усилий в нахлесточных соединениях, выполненных шовной сваркой

В соединениях, выполненных шовной контактной сваркой, неравномерность распределения напряжений вызвана рядом причин.

1. Распределение напряжений а в зоне шва по толщине детали при растяжении происходит неравномерно. Коэффициент концентрации напряжений ασ при растяжении деталей приближенно выражается формулой

Эпюра б

ασ= 2,3scth(2,3s/b)/b,(2.99)

где s—толщина детали; b — ширина шва.

Рис. 2.59. Появление концентрации напряжений в соединениях с шовными швами: а — неравномерное распределение о по толщине; б — изгиб соединения

Как правило, aa невелик и лишь незначительно превышает единицу. Распределение σ при растяжении показано на эпюре рис. 2.59, а.

2. При растяжении соединения происходит изгиб детали (рис. 2.59, б). Напряжение от изгиба (2.100) где σ0 — номинальное напряжение в соединении от растягивающей силы.

Как видно из формулы (2.100), напряжение от изгиба σтг не является линейной функцией от номинального напряжения σ0. Это объясняется тем обстоятельством, что с увеличением о0 уменьшается плечо силы. Например, при b/s — 3 и ао= 800 МПа по формуле (2.100) а„зг = 1350 МПа. Отношение σаэт/ σ0 = 1,69. При σ0 — 200 МПа и а_изг = 510 МПа отношение σизг/σ0 = 2,52,

При уменьшении напряжения σ0 σmt/ σ0 - 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.

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 t/d, где t — расстояние между точками в направлении, перпендикулярном действию силы; d—диаметр точки. Расчетом установлено, что коэффициент концентрации напряжений ασ в этом соединении находится в пределах (0,62 t/d) <aо <(tld) и может вычисляться по приближенной формуле

ασ= 0,38 + 0,62t/d (2.101)

На рис. 2.60, б показана эпюра распределения tr в продольном сечении соединения. Максимального значения напряжение достигает в сечении О — О.

Усилия в отдельных точках соединения, расположенных в продольном ряду, при их работе в упругой области неодинаковы. При условии, что поперечные сечения соединяемых элементов F1 = F2

Рис. 2.60. Распределение напряжений в точечных соединениях:

а — общий вид; б —■ распределение О в продольном сечен ни

и при числе точек в ряду i = 3 усилия в крайних точках Р1 = Р3 = Р (m + 1)/(2m + 3); в средней точке Р2 = Р / (2m + 3). При i.= 4 усилия в крайних точках Р1 = P4 = P(2m+ l)/(4m + 4). При числе точек в ряду i = 5 усилия в крайних точ¬ках P1 = P5 = P (2m2 + 4m + l)/(4m2 + 10m+ 5); P2 = P4 = P (m + 1)/(4m2 + 10m + 5); в средней точке P3=P/(4m2 + 10m + 5). Здесь P - усилие на продольный ряд точек; m = t/(§), где § =

l/[0,53 (In (b/d) - 0,46)1; t - шаг точек в продольном ряду; s — толщина свариваемых листов; b — ширина образца или шаг в поперечном направлении; d—диаметр точки.

Если принять расстояние между точками t = 3d, b = 3d, то § = 2,95. При этих условиях распределение усилий между точками в продольном ряду дано в табл. 2.10.

Таблица 2.10 Распределение усилий между точками

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.

где ασ - напряжение в основном металле соединения; Е - модуль упругости. Если принять ασ/Е = 0,001, то

σ_изг/σ_о уменьшает свое значение с уменьшением толщины соединяемых деталей s.

2. В соединении возникает изгиб, аналогичный случаю шовной сварки (рис. 2.59), который вызывает дополнительное напряжение изгиба σ И3Г, вычисляемое по формуле

Рис. 2.61. Распределение силовых потоков и напряжений а и т в зоне концентраторов:

а — лобовые швы; б — стыковые швы; в — фланговые швы; г — в местах изменения сечения растянутых элементов

При учете указанных концентраторов максимальное расчетное напряжение в элементах, соединяемых точкой, для типовых соотношений размеров в зоне точки приближенно равно

σmax = σ изг α o. (2.104)

Все приведенные соотношения выведены в предположении работы соединений в пределах упругих деформаций.

Условные способы расчета точек, изложенные в § 3, не дают действительного представления о полях напряжений в около шовных зонах в пределах упругости. Сварная точка испытывает напряжения в пределах упругих деформаций во много раз больше расчетных. 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 - в стыковом, на рис. 2.61, в - вдоль флангового шва, на рис. 2.61, г - в месте изменения ширины растягиваемого элемента. Зачерненные участки соответствуют эпюрам нормальных σ и касательных т напряжений.

Характеристики

Список файлов лекций