ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ДЕФОРМАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПЛОСКОСТИ ВСЛЕДСТВИЕ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ
Как известно, потеря устойчивое! и пластин возникает, если сжимающие напряжения в них достигают критической величины а. В под - разд. 17,2 было показано, что сжимающие напряжения возникают от продольных швов на некотором расстоянии от оси шва (вне пластической зоны) и определяются распределением действительных деформаций. На рис. 18,2, а показано распределение остаточных продольных напряжений в поперечном сечении полотнища от швов приварки элементов набора, а на рис. 18.2, б - в полке тавра от выполнения поясного шва. В обоих случаях распределение напряжений практически равномерно не только по ширине, но и по длине, т, е. почти по всей площади рассматриваемых элементов (исключая узкие участки пластических зон у швов).
Поэтому при определении деформаций от потери устойчивости полоз нища после приварки к нему элемен гов набора можно применить схему шарнирно-закрепленной по четырем сторонам пластины, загруженной по двум сторонам сжимающей нагрузкой (см. рис 18.2, гг).
Расчет г гая схема шаринрно-закренленной по трем сторонам пластины с одной свободной продольной кромкой, загруженной сжимающей наїруз- кон но двум сторонам (см. рис. 18.2. о), отвечает второму случаю и позволяет проверить устойчивость половины полки тавра.
б)
|
b /2 |
!
|
Рис. 18.2. Деформации п. юеких хіечетов in п. юс кос їй іимсдг ншс цок ри устойчивое т. а распределение о< гатчпых продольных напряжений в но ютите си припарки и Нели ребер жеепсопи п eoniвек і вющня еч расчетам схема илнешни. Г> т же в жике при сварко іаврн. а форма н іаспіии при нсперс ус тичтюелн, / •• опре. ю к мне eipc. ikit ttpoi иГ>я пыиучипы |
|
Г) Г лЛ |
В)
Для того чтобы пластина не потеряла устойчивости, должно выполняться условие
|о„|<о,,р или |є„|<єкр. (18.2)
где |а, |. |є, | - абсолютное значение напряжений (пли соответствующих им относительных деформаций) в полотнище или полке тавра соответственно.
Напряжения сжатия в полотнище (полке), обусловленные сваркой (в случае полотнища е набором рассматривается составляющая балка, см. подразд. 17.6). равны
-и/ _rfAri Лг' ^
°и - Ц£0 +с> 2п )-Н ~^Г - + - у~"4тЧ) ’ (18.3)
где Лт - объем ttpoдoлыroгo укорочения сварного соединения на единицу длины шва; F - площади поперечного сечения составляющей балки (полотнище с набором) или тавра; /, - моменты инерции составляющей балки или тавра; г - координата центра тяжести объема укорочения; г - координаты центра тяжести присоединенного пояска (полотнища) или полки тавра.
Критические напряжения определяются по известной формуле
knJE ( sX
0-|>=Ti(bV)UJ' (18-4)
где k — коэффициент, зависящий от соотношения сторон пластины и характера закрепления ее кромок (табл. 18.1); v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,3; s - толщина пластины; b - ширина пластины.
|
Таблица 18.1 Значение коэффициента к и выражении а пластины, сжатой и продольном направлении
|
Когда условие (18.2) не выполняется, т. е.|crt!| >crhl), элемент теряет устойчивость, приобретая определенную форму (рис. 18.2, в).
Если длина пластины а значительно больше ее ширины Ь, то, теряя устойчивость, пластина разбивается узловыми линиями на отдельные участки, длина которых [*b для пластины, закрепленной по двум продольным кромкам, и / * 1,64і для пластины, одна продольная кромка которой свободна.
Приближенное определение деформаций из плоскости в закрити - ческой области проведем, исходя из следующих соображений. В момент потери устойчивости деформации в плоскости пластины равные М)=—Эти деформации не меняются в закритической области, £
так как сближение торцевых сторон пластины, обусловленное дальнейшим укорочением металла в районе швов, приводит лишь к увеличению выпучины, не меняя ее длины по дуге. Таким образом, конечная длина дуги выпучины
где / - расстояние между узловыми линиями пластины.
Если относительная деформация сжатия єп в полотнище или полке тавра по абсолютной величине превосходит величину критической деформации є, то хорда t, замыкающая дугу выпучины, определится по выражению
Задаваясь теперь формой выпучины, можно приближенно определить ее стрелку прогиба. Так, например, если считать, что выпучина имеет форму дуги окружности (рис. 18.2, г), то, используя известное из геометрии соотношение
получаем
|
кР - (18.8) |
/(j] = 0,43/^(і-єч,)2-(і-|є„|)2 *0,61/^|є„|-є
Следует отметить, что выбор формы выпучины мало влияет на стрелку ее прогиба. Например, синусоидальная форма приводит к выражению
Учитывая приближенную схему, а также оценочный характер расчетов местных деформаций, стрелку прогиба выпучины определяют по формуле
где 0,6 - усредненное значение значимого коэффициента.
