Распределение напряжений в лобовых швах. Изучение распределения напряжений в лобовых швах произвол дилось теоретически - на

Изучение распределения напряжений в лобовых швах произвол дилось теоретически - на основе положений теории упругости н пластичности - и экспериментально- на моделях с применением,

Рис. 2.51. Элементы сечения углового лобового шва и схема приложения нагрузки Р

Рис. 2.52. Распределение эквивалентных на­-пряжений а_э в шве и околошовной зоне при действии на шов нагрузки Р: -

а, б —при средних напряжениях в минимальном сечении, равных пределу текучести; в, г — в момент

начала разрушения швов. Утолщенно» линией вы­делена граница зоны пластических деформаций °э = °т

поляризованного света, лаковых покрытий, тензометрированияп В последнее время развивается метод численного моделирования на ЭВМ, который позволяет получить наиболее полную информацию о напряженно-деформированном состоянии металла шва и в отличие от других расчетных методов достаточно хорошо согла­суется с данными экспериментов. Расчет и эксперимент подтвердили наличие значительной концентрации напряжений в лобовых швах и большое влияние на распределение напряжений конфигу-¹ рации поперечного сечения шва: глубины проплавления е, угла

при вершине р_с и фор­мы свободной поверхно­сти шва (рис. 2.51). Концентрация напряже­ний заметно снижается при увеличении глуби­ны проплавления, уве­личении угла р_с в слу­чае, действия усилия вдоль катета, располо­женного напротив угла Рс. и введении плавных переходов от шва к по­верхности соединяемых.деталей.

Рис. 2.53. Распределение напряжений в моде­лях сварных соединений с двусторонними на­кладками

Расчеты на ЭВМ, проведенные в свароч­ной лаборатории МВТУ им. Н. Э. Баумана, показали, что при возра­стании нагрузок проис­ходит выравнивание де­формаций и снижение концентрации напряже­ния. На рис. 2.52 при­ведены распределения напряжений в лобовых швах при средних на­пряжениях в минималь-

ных сечениях, равных пределу текучести (рис. 2.52, а, 6), и в мо­мент начала разрушения швов (рис. 2.52, в, г). Из рис. 2.52, а, б видно, что/области концентрации напряжений располагаются j\ корня шва (точка А) и по линиям перехода от шва к соединяе­мым деталям (точка В на рис. 2.52, а и точка С на рис. 2.52, б). При увеличении нагрузки (рис. 2.52, б, г) густота линий рав­ных напряжений уменьшается, что говорит о снижении концентра­ции напряжений. Важную роль при этом играет направление на­грузки по отношению к плоскости непровара. При одинаковых уровнях средних напряжений нагрузка, перпендикулярная пло­скости непровара (рис. 2.52, б), дает большую концентрацию на­пряжений, чем параллельная плоскости непровара (рис. 2.52, а). Эта закономерность сохраняется вплоть до начала разрушения (рис. 2.52, в, г).

Напряжения в лобовых швах концентрируются в плоскости AD, проходящей через корень шва А, причем положение этой плоскости зависит от направления нагрузки Р. В дальнейшем по этой пло­скости, как правило, происходит разрушение шва.

Распределение напряжений в соединениях с лобовыми швами (рис. 2.53, а) показано на рис. 2.53, б (сечение Л - А), на рис. 2.53, в (сечение С— А) и на рис. 2.53, г (сечение В — В). Наибольший ко­эффициент концентрации ασ = 2 имеет место в сечении А — А (рис. 2.53, б),

Рис. 2.55. Концентрация напряже­ний в тавровом сварном соединении

Рис. 2.54. Сварное соединение полос разной толщины s_t и s%

В нахлесточных соединениях с двумя лобовыми швами усилия между ними распределяются равномерно, в случае если элементы имеют равные толщины.

При неодинаковых толщинах (рис. 2.54) распределение усилий между элементами определяется формулой

Р₁/Р₂ = 1 + [(s₂- s₁)/ s₁ ]* 0,66l/(0,66l+2s₂), (2.86)

где Р _г — усилие в шве, находящемся на элементе меньшей тол­щины Sj; Р.₂ — усилие в шве, находящемся на элементе большей трещины s.₂; I —длина нахлестки.

Концентрация напряжений имеет место также в лобовых швах тавровых соединений. Так, возле ребер жесткости, приваренных к растягиваемому элементу (рис. 2.55, а), образуется концентра­ция напряжений σ _х по сечению А — А. Эпюра этих напряжений показана на рис. 2.55, б. Коэффициент концентрации напряжений в шве таврового соединения зависит от его очертания и от формы сопряжения с основным металлом.

Дата добавления: 2015-07-08