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 концентрациинапряжений 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 про-дольном 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 точ­ках 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

Номера точек	Число точек в продольном ряду
I	0,444 Р 0,112Р 0,44 4Р	0,436Р О,О64Р 0.064Р 0.436Р	0.435Р 0.058Р 0,014Р 0.058Р 0.435Р

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

σизг/σо 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 шны; 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

σ_max = 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 околошов­ных 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.

Дата добавления: 2015-07-08