РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С УЧЕТОМ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СВАРНОМ ТОЧЕЧНОМ СОЕДИНЕНИИ
Нахлесточные соединения можно также осуществлять и с при* менением точечной сварки, которая широко используется при изготовлении тонкостенных конструкций. Для элементов средней толщины подобные по форме соединения иногда осуществляются электрозаклепками.
|
CL. >- |
|
в) |
|
6max Рис. 61. Сварное точечное соединение: а — схема соединения; б — распределение напряжений по толщине соединяемых элементов; в — распределение напряжений по ширине соединяемых элементов |
а) , 6)р ‘Чсч,
|
ж |
|||
|
т |
п |
||
|
Iff |
1 |
||
|
^|csi |
В этих соединениях наблюдается резкое изменение формы, что приводит к весьма неравномерному распределению напряжений по ширине элементов, их толщине, а также и по сечению самой сварной точки (рис. 61). Кроме того, в продольных швах точечносварного соединения имеет место весьма неравномерное распределение усилий между отдельными точками.
На рис. 62 изображена схема деформации сварного точечного соединения, у которого в продольном ряду три точки. Там же приведена эпюра распределения усилий в различных участках соединяемых листов.
В соответствии с рис. 62 можно составить следующее уравнение деформаций:
U2 + Аіа = иг + А 2а. (V.90)
Выражая деформации отдельных участков листов по закону Гука и считая, что деформации сварных точек прямо пропорциональны действующим на них усилиям, можно представить это уравнение в следующем виде:
Л:Р.~ — -ІЛ /у 9П
6BE kBE kBE ’
где В — ширина соединяемых полос.
Это уравнение в сочетании с условием статического равновесия
Р = 2Pi + Р„
позволяет найти усилия, действующие в сварных точках.
Подобным образом можно определить усилия в отдельных сварных точках при любом их числе. При этом с увеличением количества точек должно быть соответственно увеличено и число дополнительных уравнений деформации.
|
SL |
|
в) |
Усилия, действующие в отдельных сварных точках, расположенных в продольном ряду, для случая соединения элементов равной площади, могут быть вычислены по следующим формулам:
при количестве точек в продольном ряду п = 3
|
т + 1 2/л f 3 1 2/л + З |
|
Р |
|
Pi |
|
(V.92) |
|
Р |
|
Рис. 62. К расчету сварного точечного соединения: а — схема деформаций; б — диаграмма распределения усилий на отдельных участках; в — диаграмма распределения усилий между отдельными сварными точками |
при количестве точек в продольном ряду п
Р _ 2т 1 р.
*1 Л ™ I А Г »
Ат + 4
|
Р |
р. =
при количестве точек в продольном ряду п = 5
|
Р; Р р. |
2т2 + 4 т + 1
Pi
TOC o "1-5" h z 4 т2 10т -(- 5
|
(V.94) |
т-|- 1
2 4т2 + Ют + 5
- - 1
3 4т2 + Ют + 5
Здесь т =
а — шаг между точками в продольном ряду; б — толщина соединяемого элемента;
|
Рис. 63. Зависимость несущей способности сварного точечного соединения от числа сварных точек в продольном ряду |
kx — коэффициент деформации, определяемый по формуле (V.18).
Результаты расчетов с учетом неравномерного распределения усилий приведены в табл. 18. Они показывают, что в многоточечных соединениях крайние точки сильно перегружены. Если ограничить величину допускаемого усилия в сварной точке некоторым пределом, то несущая способность многоточечных соединений может быть представлена графиком на рис. 63.
Из этих данных видно, что применение точечно-сварных соединений с числом точек в продольном ряду более трех является
|
№ точки |
Число сварных точек в ряду |
|||
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
I |
0,444 |
0,436 |
0,435 |
0,435 |
|
2 |
0,112 |
0,064 |
0,058 |
0,057 |
|
3 |
0,444 |
0,064 |
0,014 |
0,008 |
|
4 |
—. |
0,436 |
0,058 |
0,008 |
|
5 |
— |
— |
0,435 |
0,057 |
|
6 |
— |
— |
— |
0,435 |
|
Примечание Шаг в поперечном ряду В = 3D; коэффициент деформации kt = 2,65. |
= 3D; шаг в продольном ряду а ~ |
|
Таблица 18 |
|
Рп |
|
Относительные значения усилий —р— в сварных точках в зависимости от их числа в продольном ряду (при F=F*) |
нерациональным, так как при дальнейшем увеличении их числа несущая способность соединения почти не растет.
Поверочные расчеты многоточечных сварных соединений показали, что ошибка в определении окончательных значений усилий, передаваемых на различные точки, не превышает 7%. Это позволяет рекомендовать приведенные формулы для практических расчетов (в упругой области работы соединения).
