РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С УЧЕТОМ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ С ЛОБОВЫМИ ШВАМИ
Местные напряжения для соединения с лобовыми угловыми швами определяются по расчетной схеме рис. 68, б.
Схема модели соединения и действующие в швах напряжения показана на рис. 74.
В сечении по подошве углового лобового шва действуют не только касательные, но и нормальные напряжения, значения которых в этом случае могут быть достаточно большими.
Касательные напряжения в сечении по подошве, как это было установлено ранее для лобовых швов, могут вычисляться по формуле (V.59), а нормальные напряжения — по формулам (V.50).
Для расчета примем данные, полученные экспериментально для плоской модели: б = 200 мм, h, u = 150 мм.
|
20 нм |
|
Рис. 74. Схема расчета соединения с лобовыми швами: а — схема модели соединения; б — эпюра касательных напряжений в сечении по подошве шва; в — эпюра нормальных напряжений в сечении по подошве шва; г — изменение местных дополнительных напряжений в районе расположения углового лобового шва |
Эпюры касательных и нормальных напряжений для этого случая приведены на рис. 74, б, в.
На рис. 75 приведена схема упрощения криволинейной эпюры касательных напряжений с указанием размеров отдельных прямолинейных ее участков.
Наибольшее значение касательных напряжений в месте перехода
|
Рис. 75. Схема упрощения криволинейной эпюры касательных напряжений |
кГ/см2
от шва к основному металлу Тп, ах = 1130 кПсм2.
Среднее значение напряжений прямоугольной эпюры
|
'-ср |
520 кГ/см2;
наибольшее расчетное напряжение треугольной эпюры хт — 610 кГ1смг;
протяженность прямоугольной эпюры касательных напряжений 7=150 мм;
протяженность треугольного участка эпюры касательных напряжений 7 = 52 мм.
Наибольшее значение нормальных напряжений
ашах = 1000 кПсм2;
протяженность участков эпюры нормальных напряжений 1 = 75 мм.
Эпюра нормальных напряжений является для этого случаи прямолинейной и поэтому для определения местных напряжений в соединении с лобовыми швами могут быть использованы формулы (VI.13) и (VI.16).
Эпюра касательных напряжений (рис. 74, б) является криволинейной, но для упрощения расчета она может быть разбита на отдельные участки и заменена рядом прямолинейных эпюр. Это позволяет для вычисления местных напряжений использовать готовые формулы (VI.8), (VI.9), (VI.11), (VI.12), (VI.14), (VI.15). При этом для учета действия прямоугольной части эпюры касательных напряжений применяются формулы (VI.8) и (VI.9), а для учета действия треугольных частей эпюры касательных напряжений, расположенных вблизи рассматриваемой точки, применяются формулы (VI. 11) и (VI. 12). Влиянием других треугольных частей эпюр касательных напряжений в данном случае можно пренебречь, так как они малы и расположены на достаточном удалении от рассматриваемых точек соединения.
Для расчета приняты данные, соответствующие модели сварного соединения, принятой при испытании в нем напряжений по рис. 15.
Вспомогательные данные, необходимые для расчета местных напряжений в модели приведены в табл. 25, а значения местных напряжений в табл. 26.
Порядок расчета может быть представлен примером определения местных напряжений, возникающих от действия углового шва, расположенного от рассматриваемой точки на расстоянии г = 1 мм. Вспомогательные данные для этого значения приведены во вторых строчках табл. 25.
Местные дополнительные напряжения от прямоугольной эпюры продольных усилий определяются по формулам (VI.8) и (VI.9).
От действия шва, расположенного на той же стороне, что и рассматриваемая точка, по формуле (VI 8) имеем:
|
2 |
А
Arc = tcp 10,637 In Xi - ф 0,232*1 — 0,012*i-------- ^
= 520(0,637-5,017 + 0,232-2,28 0,012-5,198 - 1,5) = 1130 кГІсм2.
От действия шва, расположенного с противоположной стороны от рассматриваемой точки, по формуле (VI.9) имеем:
= 520(0,308-2,28 — 0,064-5,198 — 0,75) = 198 кГ/см2.
|
Таблица 25 К расчету местных напряжений в модели соединения с лобовыми швами
|
Местные дополнительные напряжения от треугольной эпюры продольных усилий определяются по формулам (VI. 11) и (VI. 12).
От действия шва, расположенного на той же стороне, что и рассматриваемая точка, по формуле (VI. 11) имеем
|
До = t„ |
|
О, |
,637In Х — 1) ±±L. (о,232^ — 0,012x1)-
|
■f(o, |
|
Э- |
|
I 2 b |
|
— - j - ,155xi — 0,009л: |
610 [0,637(1,02-3,97— 1)ф 1,02(0,232-0,281 — 0,012-0,079)— — 1,92(0,155-0,149 — 0,009-0,04) — 0,26] = 1050 кГ/см2.
|
Таблица 26 Значение местных напряжений в модели соединения с лобовыми швами
|
От действия шва, расположенного с противоположной стороны от рассматриваемой точки, по формуле (VI. 12) имеем:
Дог' = tm [Ц^- (о,308 XIі —0,064x1)
— ~ (o,205xi3 — 0,052xi)
I
4b
=- 61011,02(0,308-0,281 —0,064-0,079)—
— 1,92(0,205-0,149 —0,052-0,04) —0,13] - 62 кГ/см
И Д. И. Навроцкий 161
Местные дополнительные напряжения от поперечных напряжений определяются формулами (VI.13) и (VI.16).
От действия участка эпюры растягивающих усилий, расположенных от рассматриваемой точки на расстоянии г, по формуле (VI. 13) имеем:
|
1 + г |
|
Да |
(о,616xi -- 0,308xi 4- 0,051x3
|
-г (о, |
308xi — 0,205xi 4 0,038xi)
= —100011,01 (0,616-0,75 — 0,308.0,58 |- 0,051-0,44) — -1,33(0,308-0,58 — 0,205-0,44 4- 0,038-0,33)] = —175кГ/см2.
От действия участка эпюры сжимающих усилий, расположенных от рассматриваемой точки на расстоянии I + г, по формуле (VI. 16) имеем:
|
-j - (0,308xi — 0,205xi - f 0,038x? |
= Яш [-у - (о, бібхі — 0,308хї + 0,05lxi) —
і)
1000 [1,01 (0,616-0,75 — 0,308-1,70 4- 0,051 -3) —
— 1,33 (0,308 • 1,70 — 0,205 • 3 4- 0,038 • 4,86)] = 34 кГ/см2.
Данные табл. 26 и рис. 74 показывают, что местные напряжения быстро уменьшаются по мере удаления от границы шва, что для угловых швов значения коэффициента концентрации напряжений являются более высокими, чем для стыковых швов.
Анализ отдельных составляющих, приведенных в табл. 26, показывает, что наибольшее влияние на величину местных напряжений оказывают касательные напряжения. Влияние нормальных напряжений значительно слабее. Слабое влияние проявляется также и от касательных напряжений, действующих со стороны участков, расположенных на противоположных кромках полосы.
