Сварные конструкции. Расчет и проектирование

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИИ В СТЫКОВЫХ ШВАХ

В стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), напря­жения от продольной силы распределяются по попереч-

Когда поверхность имеет форму, показанную на рис. 4.2, а, распределение напряжений по сечению становится неравномерным. На рис. 4.2, б показано распределение напряжений в стыковом соединении при 2у=13 мм и —3 мм (рис. 4.2, а). Зоны шва, сопрягаемые с основным металлом, испытывают концентрацию напряжений. Сред­ние напряжения на оси шва несколько меньше напряже­ния в основном металле вне соединения.

Концентрация напряжений образуется также в корне шва при его непроваре.

Вторым источником концентрации может служить сме­щение одного элемента относительно другого (рис. 4.3, а, б), а также в результате местных деформаций, вызванных неравномерным сокращением шва.

Влияние концентраторов на прочность не учитывается при статических загружениях, но является весьма сущест­венным при действии динамиче­ских нагрузок.

Концентрация напряжений, выз­ванная очертанием шва, имеет ме­сто в зоне сопряжения шва с ос­новным металлом, зависит от сте­пени утолщения шва и радиуса Рис. 4.3. Депланация перехода.

(а) н изгиб стыкового Концентрация резко возрастает шва (б) при уменьшении радиуса до до­

лей миллиметра.

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет пространственный характер. Как показывают тео­ретические расчеты, коэффициенты концентрации напряже­ний возле сферических пор в 1,5 раза меньше концент­рации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки —дуговой, кон­тактной, электронно-лучевой — являются оптимальными в отношении концентрации напряжений. При доброкачест­венном технологическом процессе, отсутствии пор, непро - варов, включений, смещении кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец, что особенно важно, при рациональном очер­тании швов, их плавных сопряжениях с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В дру­гих типах соединений такой результат получить практи­чески невозможно.