ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ
1.3.2.1.
НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ
В качестве примера на рис. 1.13 приведены расчетные напряжения в изогнутой моментом Mz двутавровой балке.
По высоте балки они распределяются по линейному закону:
Mz °x =-rLУ,
где Jz — момент инерции сечения двутавра относительно оси z; y — расстояние до точки, где вычисляются напряжения, от центра тяжести сечения.
ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
|
Рис. 1.13 Эпюры расчетных напряжений ох в стенке и полках двутавровой балки при ее изгибе моментом Ыг |
|
Рис. 1.14 Эпюры напряжений в сварном стыке стенки балки: |
|
а — по поверхности шва со стороны разделки; б — по поверхности шва со стороны его корня.
Рис. 1.15 Распределение напряжений по поверхностям полок: |
a, б — верхняя полка; в, г — нижняя полка; a, в — верхние поверхности; б, г — нижние поверхности.
1.3.2.2.
СВАРОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Однако еще до нагружения балки моментом в ней существовали сварочные напряжения от продольных поясных швов. Также на рис. 1.13 показан совмещенный стык балок типа С21 (F-образная односторонняя разделка с подвар - кой корня шва). Такое сварное соединение обязательно вызывает угловые деформации. В результате чего стенка балки получает прогиб, направленный в сторону корня стыкового шва. В месте расположения стыкового шва прогиб вызывает момент, который увеличивает расчетные напряжения со стороны разделки и уменьшает их абсолютную величину со стороны корня шва.
При неравномерном нагреве балки солнечными лучами следует принять во внимание еще и температурные напряжения.
Характер распределения напряжений по стенке балки, построенный с учетом этих двух факторов, представлен на рис. 1.14.
Распределение напряжений по поверхностям полок балки в месте расположения стыкового шва показано на рис. 1.15.
Как видно, поля напряжений рис. 1.14 и 1.15 существенно отличаются от расчетных полей напряжений рис. 1.13. Но в них учтено только два фактора: продольные сварочные напряжения поясных швов и угловые сварочные деформации поперечных швов. Кроме этого к суммарным эпюрам на-
ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
|
пряжений стх рис. 1.14 и 1.15 следует добавить поперечные сварочные напряжения стыковых швов. Если стыковые швы монтажные, то существенным дополнением станут реактивные напряжения, вызванные неодновременностью выполнения швов стенки и полок балки, которые еще более исказят эпюры напряжений рис. 1.14 и 1.15. КОНСТРУКТИВНЫЕ КОНЦЕНТРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИИ В качестве примера конструктивного концентратора на рис. 1.16 показана пластина с круглым отверстием, растянутая силой N. Коэффициент концентрации в этом случае приближенно может быть определен по формуле для эллиптического отверстия в бесконечной растянутой одноосно пластине: |
|
К= 1- |
|
У |
|
где t — полуось эллипса в направлении, перпендикулярном растяжению; р — радиус кривизны эл - r щ липса в точке на конце полуоси t. Для круглого отверстия р = t. Поэтому из формулы (1.5) следует, что коэффициент концентрации равен 3. Если круглое отверстие заменить прямоугольным люком в сварной конструкции, то средние расчетные напряжения у такого люка нужно будет умножать на коэффициент конструктивной концентрации, который будет значительно превышать 3. Далее это значение напряжений придется суммировать со сварочными напряжениями и напряжениями, связанными со сварочными деформациями, как было продемонстрировано выше для сварной балки. |
