Конспект (часть 1) (1085867), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

P = [σ]_pF; (2.3)

при сжатии

P = [σ]_сжF; (2.4)

при изгибе

M = [σ]_pW, (2.5)

где [σ]_p — допускаемое напряжение при растяжении; [σ]_сж — допускаемое напряжение при сжатии; F— площадь поперечного сече­ния; W— момент сопротивления сечения.

В конструкциях со сварными соединениями в металле швов могут возникать напряжения двух родов: рабочие и связующие. Чтобы установить различие между рабочими и связующими напря­жениями, рассмотрим несколько примеров.

На рис. 2.1, а изображены две полосы, соединенные стыковым швом. Полосы подвергаются растяжению. Очевидно, что при разрушении шва разрушится и вся конструкция. То же самое произой­дет и в соединении, изображенном на рис. 2.1, б.

Сварные соединения, разрушение которых влечет за собой выход из строя конструкции, будем называть рабочими, а напряжения, действующие в этих соединениях, — рабочими напряжениями.

Совершенно иначе работает наплавленный металл в шве, соеди­няющем две полосы, показанные на рис. 2.1, в. Наплавленный металл, соединяющий полосы, деформируется вместе с основным металлом; при этом в нем возникают напряжения. Если модуль упругости наплавленного металла незначительно отличается от модуля упругости основного, то в швах при их работе в преде­лах упругих деформаций образуются напряжения приблизительно той же величины, что и в растягиваемых полосах. Эти напряже­ния, возникающие в швах, вследствие их совместной работы с ос­новным металлом во многих случаях не опасны для прочности конструкции и называются связующими. Пример связующих швов показан и на рис. 2.1, г.

При расчете прочности сварных соединений определяют только рабочие напряжения. Исследования подтверждают, что в большин­стве случаев при анализе прочности сварных конструкций связую­щие напряжения можно не учитывать.

Основными типами сварных, соединений являются соединения стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые. В сварных конструк­циях наиболее целесообразны стыковые соединения.

Стыковые соединения. Подготовка кромок стыкового соедине­ния определяется технологическим процессом сварки и толщиной соединяемых элементов. В табл. 2.5 приведены примеры подго­товки кромок стыковых соединений при сварке под флюсом по ГОСТ 8713—70. Можно видеть, что обозначения Cl, C2 и т. д. соот­ветствуют определенному характеру выполнения шва (односторон­ний, двусторонний, на подкладке и т. д.) и форме подготовленных кромок. При других методах дуговой сварки подготовка кромок регламентируется ГОСТ 14771—76 (в защитном газе) и 5264—69 (ручная).

При выполнении многослойных стыковых швов в защитном газе все чаще используют щелевую подготовку кромок без их скоса. Этот прием требует тщательной укладки слоев, его применяют при сварке элементов толщиной до 50 мм. Как правило, стыковые швы делают прямыми, т. е. направленными перпендикулярно дей­ствующим усилиям.

Примеры стыковых соединений, выполняемых сваркой под флюсом (по ГОСТ 8713—70)

Форма под­готовленных кромок	Характер выполненного шва	Форма поперечного сечения		Пределы толщин свариваемых деталей, мм	Условное обозначение шва сваренного соединения
		подготовленных кромок	Выполненного шва
С отбортовкой двух кромок	Односторон­ний			1,5—3,0	С1
	Двусторон­ний			2,0—20,0	С2
	Односторон­ний			2,0—12,0	С4
Без скоса кромок	Односторон­ний на флюсомедной подкладке			4,0—10,0	С6
	Двусторон­ний			14,0—24,0	С13
	Односторон­ний на флюсомедной подкладке			8,0—24,0	С17
Со скосом двух кромок	Односторон­ний на сталь­ной подкладке			8,0—30,0	С18
С криволинейным скосом двух кромок	Двусторон­ний			24,0— — 1о0,0	С21
С двумя симметричными скосами двух кромок				20,0—60,С	СЗО
С двумя несимметрич­ными скосами двух кромок	Двусторон­ний с пред­варительным наложением подварочного шва			16,0—60,С	С34

Таблица 2.5

Примечание, Обозначение способов сварки рассмотрено в § 9 настоящей главы.

Если элемент работает на растяжение, то допускаемое усилие в сварном стыковом соединении

P = [σ`]p sl; (2.6)

при сжатии

Р = [σ`]сж sl, (2.7)

где s — толщина основного металла, так как усиление шва не учитывается; l — длина шва; [σ`]p —допускаемое напряжение ра­стяжения сварного соединения; [σ]сж—допускаемое напряжение сжатия сварного соединения.

Если [σ']р = [σ]р, то сварной шов равнопрочен основному металлу.

П ри работе элементов из высокопрочных сталей наиболее сла­бым участком в сварном соединении оказывается не металл шва, а прилежащая к нему зона, которая в резуль­тате термического дей­ствия дуги или образо­вания концентраторов напряжений может ока­заться разупрочненной. В таких случаях необ­ходимо заменить расчет прочности швов расче­том прочности соедине­ний в ослабленных зо­нах с учетом особен­ностей механических свойств металла, его термической обработки и других факторов, зависящих от конкретных условий. Если стыковой шов направлен под углом α к усилию (как правило, α = 45°), то его следует счи­тать равнопрочным основному элементу.

Нахлестанные соединения. В нахлесточных соединениях швы называются угловыми.

При ручной сварке угловые швы имеют различные очертания: нормальные, условно принимаемые очерченными в форме равнобед­ренного треугольника, выпуклые, вогнутые (рис. 2.2, а—в).

Выпуклые швы нецелесообразны ни с технической, ни с эконо­мической стороны. Они требуют больше наплавленного металла, вызывают концентрацию напряжений.

Целесообразны швы, имеющие очертания неравнобедренных тре­угольников с отношением основания шва к высоте 1,5:1; 2:1 (рис. 2.2, г, д). В швах этого типа иногда производят механиче­скую обработку концов, чтобы обеспечить плавное сопряжение наплавленного металла с основным (рис. 2.2. е). Подобного рода швы, как будет показано ниже, целесообразно применять в кон­струкциях, работающих при циклических нагружениях.

В широкой практике конструирования распространено приме­нение угловых швов с нормальными очертаниями (рис. 2.2, а). Размер катета углового шва нормального очертания обозначают К.

Угловые швы при сварке под слоем флюса получаются с более глубоким проплавлением, чем при ручной сварке. Их очертания показаны на рис, 2.3 Расчетная высота шва зависит от глубины проплавлення, от технологического процесса сварки. Она опреде­ляется величиной Kβ. При ручной и многопроходной автоматиче­ской и полуавтоматической сварке β = 0,7; для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки β = 0,8; для двух- и трехпроходной автоматической сварки и однопроходной полуавтоматической сварки β — 0,9; для одно­проходной автоматической сварки β = 1,1.

Наименьшая толщина рабочих швов в машино­строительных конструкци­ях 3 мм. Исключение со­ставляют конструкции, в которых толщина самого металла меньше 3 мм. Верхний предел толщины швов не ограничен, но применение швов, у кото­рых К ≥ 20 мм, встреча­ется редко. В местах зажигания и обрыва дуги механические свойства швов ухудшаются, поэтому минимальную длину рабо­чих швов целесообразно ограничивать и принимать равной 30 мм. Швы меньших размеров применяют лишь в качестве нера­бочих соединений. В зависимости от направления угловых швов по отношению к действующему усилию их разделяют на лобо­вые, косые, фланговые, комбинированные.

Лобовые швы направлены перпендикулярно усилию. В соедине­нии, показанном на рис. 2.4, а, усилие Р передается двумя лобовыми швами. Вследствие эксцентриситета элементы несколько искривляются. Расстояние между лобовыми швами следует прини­мать С ≥ 4s. На рис. 2.4, б усилие Р передается через один лобовой шов на накладку; далее это же усилие переходит с накладки на второй лист. Таким образом, в соединении этого рода имеется лишь один расчетный шов.

Рассмотрим несущую способность угловых швов. В лобовом шве возникает несколько составляющих напряжений (рис. 2.4, в): нормальные напряжения σ на вертикальной плоскости шва и каса­тельные т на горизонтальной.

По методу, принятому в инженерной практике, расчет проч­ности лобовых швов производится на срез. Этот метод является условным и приближенным. При статических нагрузках и треугольном очертании шва слабым сечением считают наименьшее сечение, совпадающее с биссектрисой О—О прямого угла. По этой плоско­сти проверяют прочность лобового шва; напряжение при этом не должно превышать допускаемого [τ'].

Характеристики

Список файлов лекций