Сварные конструкции. Расчет и проектирование

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сварка стыкового соединения может производиться без прихваток как с зазором между пластинами, так и без него. Типичным примером сварки с зазором является

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

электрошлаковая сварка. В об­щем случае в процессе сварки пластин с зазором возникает од - ( повременно несколько видов пе­

ремещений.

1. Изгиб полос от неравномерно­го нагрева их по ширине. Распре­деление температур Т по ширине

пластины показано на рис. 6.28.

Изгиб приводит к раскрыванию сварочного зазора.

Рис. 6.28. Перемещения 2. Перемещения, вызываемые при сварке пластин остыванием пластин в заваренной

части шва. Сокращение зоны термического влияния в поперечном направлении Оу (рнс. 6.28) приводит к по­ступательному сближению пластин Д„о«. а главное — к их повороту 0, который вызывает закрывание зазора

і ч і/яапнмкь

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

3. Перемещении, вызываемые изменением объема ме­талла при его структурных превращениях в процессе

*)

-

.

л

19

У

і-

,

п

У

V,

J

£

Jj

к

1ГС

Г=Ч.

1

t

г ч

е в П 17 па veh

Рис. 6.29. Номограммы для определения функций Fд и FQ

сварки. Они могут как открывать, так н закрывать зазор

при сварке.

Сочетание трех перечисленных выше видов перемещений может создавать самые разнообразные изменения зазора в процессе сварки.

Перемещения, описываемые в п. 2, определяют по формулам

^ПОС =

a'qFj(ncysvc) (6.3!)

0 = a'qF0/(2nXs), (6.32)

где а' — коэффициент линейного расширения без струк­турных превращений (их влияние будет учтено отдельно); для низкоуглероднстых и низколегированных сталей а'» »(I6,5. . ,17)х 10_*°С-1; и — безразмерные функ­ции, приведенные на рис. 6.29, а, б и зависящие от без­
размерной длины сваренного шва vji/2a и безразмерной теплоотдачи пластин при сварке;

= 22 [ 27,2-1 (0,118 j-У’*11*'", (6.33)

it? I rfU'c >

где e — степень черноты поверхности свариваемых пла­стин; для проката черных металлов е=0.9; Я, а, су при­ведены в табл. 6.1.

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Предотвратить поступательное сближение при элект­рошлаковой сварке закреплением пластин или их скреп­лением между собой практиче­ски невозможно из-за громад­ных сил усадки, возникающих в свариваемых пластинах. Если на некоторой длине Л( шва уг­ловые перемещения устранены, то для определения углового перемещения, возникшего на участке шва от Л, до Л,, не­обходимо нз 0, при ht вычесть 0, при hi.

Структурные превращения типа а -*■ у сопровождаются уменьшением объема металла, а обратные у-* а. — увеличением объема. В процессе сварки, на стадии нагрева металла, между изотермами Ае, и Ас, (рис. 6.30) в зоне шириной / происходят структурные превращения а-*-у. Через некоторое время в той же Рис. 6.30. Зоны структур - зоне в интервале температур от

ных превращений при flt до Тп ИДЄТ процесс у-*-а. В за-

сваркс штрихованной зоне объем метал­

ла увеличивается. Пока заштри­хованная зона находится в начальной части шва — до середины заваренной части, ее расширение приводит к закрыванию сварочного зазора. Когда же заштрихованная зона становится ближе к месту сварки, чем к началу шва, поворот пластин от ее расширения будет открывать сва­рочный зазор.

В сталях с высокой степенью легирования, у которых Т„ и Тн низкие, а Ис велика, процесс закрывания зазора обычно продолжается, пока длина шва А не превысит 1,5 м.

В низкоуглеродистых и низколегированных сгалях, таких, как стали 20 или 20ГС, открывание зазора начинается при длине шва 0,6. . .0,7 м.

Изменения зазора при электрошлаковон сварке могут привести к нарушению режима сварки, так как при этом меняется скорость сварки и соотношение между основным и присадочным материалом при формировании шва. В не­которых случаях чрезмерное открывание зазора приводити вытеканию ванны из-под формирующих ползунов, а закры­вание—к короткому замыканию мундштуков на изделие.

л

г

6)

в)

.1

і

1

------ 1

/

т<

«?

V

Pge

с

Рис. 6.31. Сварная балка с продольными швами

Перемещения конструкций балочного типа. К конструк­циям балочного типа относятся собственно балки, колонны и рамные конструкции, состоящие из отдельных балок.

Характерными особенностями сварных конструкций балочного типа являются их относительно большая длина по сравнению с высотой и шириной, поясные швы вдоль всей длины, наличие поперечных швов, прикрепляющих ребра, диафрагмы и вспомогательные элементы. Если в балках имеются несимметрично расположенные продоль­ные и поперечные швы, то из-за большой длины балок в них возникают значительные прогибы.

После сваркн продольного шва 1 (рис. 6.31, а, б) воз­никает усадочная сила Рус, которая создает укорочение балки, вычисляемое по формуле

ABp = P,{//(£f), (6.31)

и момент

Af - Русе, (6.35)

от силы Рус на плече ех относительно центра тяжести сечения, который вызывает изгиб балки f, вычисляемый по формуле

/ = Русе,/*/(8£У.) = MP/(SEJt). (6,36)

Угловой поворот торцов относительно друг друга опреде­ляют по формуле

В качестве площади F в формуле (6.34) берут суммар­ную площадь пояса и стенки, а в качестве У, в (6.36) и (6.37) — момент инерции площади тавра относительно оси 1 — 1, проходящей через центр тяжести.

Усадочную силу необходимо определять с учетом жест­кости балки по формуле

^,ус = ^,ус. ж/[1 — Р ус. ж(Є, і/Л + еї/^8+ 1/^)/0т1. (6.38)

где от — предел текучести металла балки; Ju Jt, F — главные центральные моменты инерции и площадь попереч­ного сечения балки; ехн е% — эксцентриситеты приложения усадочной силы относительно главных центральных осей поперечного сечения. Значения Яус-Ж необходимо нахо­дить по формуле (6.24).

При использовании формулы (6.38) необходимо иметь в виду, что выражение в квадратных скобках не может быть менее 0,5. Точка приложения усадочной силы должна совпадать с центром тяжести эпюры остаточных пластиче­ских деформаций. Для соединения втавр эта точка нахо­дится примерно на стыке стенки и полки.

Если к сваренному тавру присоединяют еще один пояс швом (рис. 6.31, в), то от него отдельно находят укоро­чение и изгиб. Площадью F является вся площадь попе­речного сечения двутавра, а момент инерции J находят относительно оси I — / также. для всей площади. Экс­центриситетом для усадочной силы шва В является плечо е, и. Прогибы от швов Л и В в рассмотренном примере имеют разные знаки. При нахождении суммарного про­гиба нх следует вычитать. Если поперечное сечение сим­метрично относительно оси 1—1, то остаточный прогиб при изгибе от сварки двух швов у балки будет направлен кверху, т. е. шов А вызывает больший прогиб, чем шов В.

Если балка состоит из нескольких продольных эле­ментов, которые вначале собирают на прихватках, а затем сваривают, то при вычислении укорочений и прогибов прихваточные швы считают достаточно прочными и жест­кими, чтобы обеспечить совместную работу всех элемен­тов. Например, если балка (рис. 6.31, б) сначала собрана на прихватках, то в расчет перемещений от швов А и В вводят всю площадь поперечного сечения и берут момент инерции относительно оси / — /, а также эксцентриситет е%л для шва А и эксцентриситет е, в для шва В.

Отрезка полос от листа также сопровождается их из­гибом. Во время отрезки неравномерный нагрев вызывает их сложное искривление, но после остывания их прогиб можно определить по тем же правилам, что были рас­смотрены выше для балок.

Поперечные швы, расположенные перпендикулярно про­дольной оси балки, вызывают укорочение балки, а если они расположены не в центре тяжести ее поперечного сечения, то и ее изгиб. Пусть на пояс двутавровой балки (рис. 6.32, а, б) уложен поперечный валик, который вы­звал поперечную усадку в поясе AUoo<0- Удалим из балки

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

И>

Рис. 6.32. Двутавровая балка с поперечными швами

кусок полки длиной I (верхняя часть рис. 6.32, а) и при­ложим к нему силы Р, вызывающие удлинение этого куска на размер — ДПоп*

Р ,аа EFJI, (6.39)

где Fa — площадь поперечного сечения верхней полки После удаления куска / в балке никаких напряжений, вызванных швом, не будет. Не будет также укорочения и изгиба. Возвратим кусок с силами Р в балку (рис. 6.32, в) и «приклеим» его к полке. Снимем фиктивные силы Р, приложив противоположные им силы — Р (рис. 6.32, г). Силы — Р на длине балки I вызовут ее укорочение:

Л„р= PU(EF). (6.40)

Подставим в (6.40) величину Р из (6.39):

At-biJFjF. (6.41)

Силы — Р создадут изгибающий момент М——Ре и вызовут поворот сечения / относительно сечения II т угол <р:

где J — момент инерции всего поперечного сечения отно­сительно оси у — у.

Выразим М в формуле (6.42) через Р из (6.39). Получим

Ф-АцоЛ^- (6-43)

Величина FtTe=Sn представляет собой статический момент поперечного сечения пояса, где произошла усадка Лиои относительно центра тяжести сечения балки. Поэтому

Ф = Ап0 (6.44)

Таким образом, формулы (6.41) и (6.44) не содержат длины участка I. Можно считать, что поперечный шов вызывает местное укорочение длины балки и излом ее оси на угол <р в области поперечного сечения балки (см. рис. 6.32, г), где расположен шов. Рассуждения и фор­мулы не изменятся, если считать, что поперечный шов

уложен на вертикальной стенке. В этом случае в формулах (6.41) и (6.44) вместо Fu и 5П появятся площадь и стати­ческий момент площади того участка, где уложен шов.

Большие прогибы балок возникают, если имеется много поперечных швов и они расположены несиммет­рично по ширине элемента. На рис. 6.32, д, е балка имеет ребра, приваренные к полке и стенке, толщины которых sn и sc могут быть разными. Определение угла цч; от’двух приваренных ребер производится в этом случае сумми­рованием углов, возникших от усадки полки фц и усадки стенки фс. Угол ф„ определяется от усадки Двоп „ полки на участке (В —sc). Угол фс определяется от усадки стенки от швов с двух сторон, т. е. 2ДП0П0 на участке плечо которого при определении статического момента S от пло­щади /„st. берется равным эксцентриситету е. Зная углы фп+фс в каждом из сечений, где расположено по два ребра, и расстояния между ребрами /, можно с помощью построения на рис. 6.32, ж определить прогиб балки / в средней точке. В рассматриваемом случае он равен

/ = Ф х (3J/2 +2/+ /). (6.45)

В балках может возникать различного рода закручи­вание продольной оси. На рис. 6.33, а показана крутиль­ная форма потери устойчивости. Усадочная сила в кре­стообразной балке создает в периферийной части сечения сжатие, в результате чего листовые элементы теряют устойчивость. Закручивание балок длиной L с закрытым профилем (рис. 6.33, г), например коробчатых (рис. 6.33, б), может возникать вследствие смещения ДЛ при приварке
стенок к поясу (рис. 6.33, в). Такое смещение рзвноен. тьно по своему действию приложению фиктивных крутящих моментов М (рис. 6.33, г) Угол закручивания балки от смещения в одном шве

Ф = Д xL/(o„ (6.46)

где і—длина балки; — удвоенная площадь, ох­ватываемая средней линией тонкостенного сечения.

Для примера, изображенного на рис. 6.33, б, сечение имеет удвоенную площадь <i)„=2-30-40 см*=2400 см*.

6)

*4

а) Ей

- § d

Ї

т

в/

8)

С

г;

Рис. 6.33. Закручиваиие сварных балок

Пели швы сварены в противоположных направлениях, то закручивание от отдельных швов суммируется. Если швы / и 4 и швы 2 и 3 (рис. 6.33, д) сварены в разных на­правлениях, то угол ф будет в четыре раза больше, чем при сварке одного шва. Закручивание балок тем больше, чем меньше сои и больше L. Закручивание возникает вслед­ствие неодновременной поперечной усадки углового шва по его длине (рис. 6.33, д). Например, шов / по мере его сварки закручивает верхний пояс; шов 2 — нижний, так как швы 3 и 4 пока отсутствуют, а есть лишь прихватки. Швы 3 и 4 не могут вызвать такое же противоположное закручивание в противоположном направлении из-за жест­кости швов / и 2. Сварка в кондукторах или жесткие при­хватки устраняют этот дефект. Значительное кручение может возникать у тонкостенных открытых профилей при укладке продольных швов, расположенных вне осей симметрии.

Для рамных конструкций специфическим искажением формы является так называемая пропеллерность, при которой противоположные углы выступают из плоскости рамы в разных направлениях.

При сварке двутавровых балок, особенно с широкими полками, существенное искажение формы вызывают уг­ловые перемещения р при сварке поясных швов (см. рис. 6.32). В балках в результате сварки возможна потеря ус­тойчивости стенок или полок. Это уменьшает их несущую способность при работе на изгиб или на сжатие. Потеря устойчивости рассмотрена в конце настоящего параграфа.

Перемещение в оболочках. В оболочках возникают вре­менные и остаточные перемещения. От временных пере­мещений при сварке кольцевых швов частично зависят конструкции приспособлении и оснастка. Например, пре­дотвратить радиальные перемещения в тонкостенных обо­лочках (см. рис. 6.26) можно прижатием кромок роликами, перекатывающимися впереди сварочной горелки, или ис­пользованием охватывающего жесткого кольца. Во втором случае сварку необходимо выполнять изнутри.

В толстостенных оболочках при электрошлаковой свар­ке радиальные перемещения незначительны, но возни­кают перемещения v поперек шва, которые сильно изме­няют сварочный зазор в процессе сварки. Ввиду прост­ранственного расположения стыка в отдельных местах периметров возникает значительное закрывание зазора, которое, будучи зафиксировано швом, после полного ос­тывания превращается в остаточные перемещения. Наи­большая поперечная усадка возникает в зоне около 0,4 периметра, считая от места начала сварки. Это вызывает излом продольной оси свариваемого цилиндра. При боль­ших длинах цилиндров или осей необходимо проводить предварительную сборку, создавая клиновидный зазор.

Рассмотрим остаточные перемещения. В кольцевых швах тонкостенных цилиндрических оболочек после сварки возникает окружная усадочная сила, которая действует на оболочку аналогично распределенной нагрузке р (рис.

6.34, а), повторяющей характер эпюры продольных ос­таточных пластических деформаций ем ост:

Р = ^оСЛЕЦг, (6.47)

где s — толщина стенки оболочки; г — радиус цилиндри­ческой оболочки. В результате образуется местный из­гиб и уменьшение диаметра в зоне кольцевого шва (рис. 6.34, б), которое распространяется примерно на длину

I, зависящую от г и s. Максимальный радиальный про­гиб может составлять около 0,5 . .2,0 мм. Использование при сварке жесткого подкладного кольца уменьшает кпл вст. Для приближенных расчетов перемещений в оболочке на­грузку р на рис. 6.34, а можно принимать равномерно рас­пределенной по ширине зоны пластических деформа­ций 2Ьи:

/?= Р, с/(26пг). (6.48)

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 6.34. Перемещения в зоне кольцевого шва тонкостенной ци - лнндрическо й оболочки от рас­четной нагрузки р, вызванной остаточными пластическими де­формациями

При сварке алюминиевых оболочек радиальные пере­мещения во внешнюю сторону в процессе сварки оказы­ваются настолько значительными, что возникает изгиб краев оболочек, который фиксируется швом. Последующее остывание хотя и созда­ет дополнительные пере­мещения, аналогичные представленным на рис.

6.34, б, но не может полностью устранить ра­нее возникший изгиб.

Остаточные перемещения в алюминиевых оболочках направлены обычно на- ружу.

При выполнении про­дольных швов оболочек заметные временные пе­ремещения возникают при электрошлаковой сварке, в особенности при сварке одновременно двух швов на заготовках полуцилнндрической формы. Перемещения возникают такие же, как при электрошлаковой сварке стыковых соединений. Остаточные перемещения от про­дольных швов в длинных цилиндрических оболочках диа­метром D состоят из прогиба f (рнс. 6.35, б), который вычисляется, как в балках, по формуле (6.36) при извест­ных усадочной силе РуС. и моменте инерции J кольцевого сечения оболочки, а также местных искажений формы окружности на торцах, характер которых будет понятен, если рассмотреть короткую оболочку на рнс. 6.35, а. В короткой оболочке изгибу от усадочных сил Рус сопро­тивляется не весь периметр оболочки, а лишь часть его (рнс. 6.35, в, дуга ABC). Центр тяжести этой дуги нахо­дится в точке О,, а е — плечо усадочной силы. Ввиду ма­лого момента инерции дуги АБС относительно оси I — /,
проходящей через точку О,, возникает значительный изгиб образующей короткой оболочки, обозначенный f, (рнс. 6.35, а). Форма оболочки искажается: размер D, в середине цилиндра становится меньше, D, на краю — больше, чем диаметр D до сварки. В длинных оболочках их концевые участки испытывают подобные перемещения. Кольцевые швы в сферических оболочках создают переме­щения, аналогичные перемещениям от кольцевых швов в цилиндрических ободочках.

К оболочкам часто приваривают штуцера, патрубки, горловины, элементы крепления, швы которых имеют либо

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 6.35. Перемещения в цилиндриче­ских оболочках от продольных швов

форму кольца в сферических, либо форму прямоугольника или кольца (в плане) в цилиндрических оболочках. Раз­меры этих швов обычно намного меньше, чем диаметры оболочек. Искажение в первую очередь выражается в приближении привариваемого элемента к центру обо­лочки. Если элемент приварен снаружи угловыми швами, то оболочка под этим местом становится плоской или сильно уменьшается ее кривизна. При работе сосуда под внутренним давлением в таких местах появляются допол­нительные напряжения, вызванные уменьшением кривизны.

Потеря устойчивости листовых элементов от сварки. Под действием усадочных сил в элементах конструкций возникают напряжения сжатия, вызывающие потерю ус­тойчивости, которой в основном подвержены листовые элементы толщиной до 10. . .15 мм. Особенно значительны перемещения у тонких листов (3. . .4 мм).

Встречаются два типа задач, связанных с потерей устойчивости, существенно отличающихся по сложности решения: 1) определение возможности потери устойчи­вости; 2) определение перемещений после потери устой­чивости.

Задачи первого типа проще — для их решения требуется найти критические силы и напряжения. Устой­чивость элементов может рассматриваться либо в отно­шении только собственных сварочных напряжений, либо, если необходимо определить устойчивость в период экс­плуатации, в отношении рабочих и собственных напряже­ний. Решение таких задач включает в себя: а) определение

а)

*1

та

rfVrfVV ґ ґ г ■ и,

““-1

"1

-

1 §}

-

Рк

бсш

6СЖ

Рис. 6.36. Потеря устойчивости свар­ной двутавровой балки

%

6ст

формы, размеров и условий закрепления элемента, кото­рый может потерять устойчивость; б) определение дей­ствующих сил и напряжений; в) определение критических сил и напряжении и сравнение нх с действующими.

Рассмотрим ход решения задачи на примере сварной двутавровой балки (рис. 6.36, а). Усадочные силы вызы­вают в продольном направлении сжатие стенки и поясов, которые могут потерять устойчивость. Стенка представ­ляет собой прямоугольную пластину (рис. 6.36, б) шириной Ас и длиной I, длинные стороны которой считаем находя­щимися в жесткой заделке, так как они приварены к поя­сам. Усадочные силы 2РуС на некотором расстоянии от концов создают равномерное сжатие осж=2РуС//1, где А — площадь поперечного сечения балки. Поэтому пластина нагружена по коротким сторонам напряжениями о, ж. Критические напряжения для этого случая нагружения

оК1) = 7л*£(5с/Лс)>/[12(1 - р*)]. (6.49)

Если огСж>окр, произойдет потеря устойчивости. Полка также может потерять устойчивость. Половина полки шириной около В/2 представляет собой пластину, заде­ланную только но одной длинной стороне (рис. 6.36,в).

Пластина нагружена напряжениями оеж. Критическое напряжение для такой пластины

о, р = 1,33л’£ (2s„/B)V[12 (1 - р»)]. (6.50)

При приварке листа к каркасу нахлесточным соеди­нением (рис. 6.37, а) основные перемещения создаются усадочными силами — фактор поперечной усадки крайне мал. Поэтому лист рассматриваем как прямоугольную пластину, заделанную по всем четырем сторонам, с на­пряжениями сжатия вдоль пластины 2Р1б/ (sfl,) и поперек пластины 2Ву0/ (sB,)> где s — толщина листа.

В плоских элементах оболочек также встречаются примеры потери устойчивости При вварке круглых эле-

а) 6) В)

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 6.37. Листовые элементы, теряющие устойчивость в сварных конструкциях

ментов в плоский лист (рис. 6.37, б) в нем возникают ра­диальные напряжения растяжения о, и окружные напря­жения сжатия о«. Последние чаще всего вызывают потерю устойчивости. Радиальные критические напряжения за­висят от радиуса г„, ограничивающего зону пластических деформаций, и толщины листа s:

о, ир=3£(в/гп)*/[12(1-р*)]. (6.51)

В большинстве случаев, если не рассматривать ме­таллы, испытывающие структурны.* превращения при не­высоких температурах, остаточные напряжения о, (КТ при г—га примерно равны от/К"3. Если о,/К 3 > агяр, то будет потеря устойчивости. Крупные листы (рис. 6.37, б) те­ряют устойчивость, имея по периметру обычно две впадины и две выпуклости. Чем меньше отношение наружного радиуса листа к г„, тем больше волн возникает в листе.

Плоские днища также теряют устойчивость под дей­ствием радиальных напряжений сжатия (рис. 6.37, в).

Жесткость края цилиндрической оболочки в радиальном направлении намного меньше, чем жесткость днища в его плоскости. Поэтому радиальные напряжения сжатия оГС1И=з —Яуї/ (ts), возникающие от усадочной силы в угловом соединении, почти полностью воспринимаются днищем. Критические напряжения для круглой, заделанной по контуру, пластины

<*гир =* 1,49л*£ (s/r)*/[l 2(1 —(6.52)

в случае шарнирного опнрання

о, — 0,425л*£ (s/r)*/[l 2 (1 — р*)]. (6.53)

Рассматриваемый случай является промежуточным, тан как край оболочки, к которому приварено днище, нельзя

8}

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

О)

Кто»

__________

Рис. 6.38. Определение мак­симального прогиба стенки сварного двутавра, поте­рявшей устойчивость

считать жесткой заделкой. Оценку устойчивости можно дать по коэффициенту, значения которого находятся между 1,49. . .0,425, т. е. близкому к 1.

Тонкие листы (s^l мм) со стыковым соединением те­ряют устойчивость и в процессе сварки. Для предотвра­щения этого их прижимают к подкладке, оставляя мини­мальное расстояние / от зажимного клавиша до стыка, необходимое для прохода горелки и наблюдения (рис.

6.37, г).

Во многих случаях листовые элементы в сварных кон­струкциях все же теряют устойчивость. Если уровень выхода листов из плоскости не выше допустимого, то к правке не прибегают. Дтя определения перемещений при напряжениях выше критических необходимо располагать зависимостями между ними при о>акр.

Рассмотрим порядок решения задачи второго типа также на примере вертикальной стенки двутавра (рнс.

6.38, а). Будем полагать, что пояса устойчивости не те­ряют. На графике (рис. 6.38, б) по горизонтальной оси
отложено продольное укорочение балки Дпр по мере роста усадочных сил в поясных швах. Продольная деформация еПр=Дпр//• В поясах будет линейно увеличиваться сила Р„=2АпепрЕ, где 2Ап — площадь поперечного сечения обоих поясов. В стенке до потери устойчивости (точка А)

и, йм/см

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рис. 6.39. Потери устойчивости стыковых соединений

сила Ре = АсгпрЕ также будет расти линейно; за точкой А Рс зависит от Лир нелинейно. Сумма Ра+Рс~Р^ должна составить 2ЯуС — это происходит в точке В*! После потери устойчивости в точке А стенка будет искривляться (рис. 6.38, а), образуя волны с максимальным отклонением от оси которое также нелинейно зависит от Дпр и

бпр. Если известны функции Рс (епр) и wmtt (епр), то можно графически найти точку В, а затем и wmiK в этой

точке.

Листы со стыковым соединением представляют собой наименее жесткие элементы и легко теряют устойчивость. Искривление носит сложный характер (рис. 6.39, а) — имеется одинаковая кривизна I//? по всей длине пластины I и переменная в поперечном сечении /—/. Такая форма объясняется тем, что лист, изгибаясь по дуге окружности, располагает зону 2Ьп с растягивающими напряжениями на минимальном радиусе tfmln и частично снижает потен­циальную энергию собственных напряжений. Затраты энергии на изгиб в двух направлениях меньше, чем из­менение энергии от снижения собственных напряжений при разгрузке. Пластина занимает положение, обеспечи­вающее минимум потенциальной энергии в ней. На рис.

6.39, б дан график изменения потенциальной энергии в единице длины пластины в зависимости от кривизны 1/R при 2В=300 мм, 26и*=40 мм, s—1,5 мм, £=2Ы0* МПа, р-0,3 и различных начальных максимальных растягива­ющих напряжений о в шве. Точки А соответствуют мини­муму потенциальной энергии. При принудительном уве­личении или уменьшении кривизны пластина после освобождения снова возвращается в положение устойчи­вого равновесия. Для пластины без остаточных напря­жений (пунктирная линия) равновесие соответствует пло­ской форме. Момент усадочной силы на плече 00, (см. рис. 6.39, я) вызывает равномерное искривление сварен­ной пластины. Чем больше РуС и меньше s и В, тем сильнее искривляется пластина. Лишь очень узкие пластины (2Д«26П) имеют малую кривизну. Тонкие листы после сварки практически всегда необходимо править, так как отклонения от плоскости достигают десятков миллиметров.

Потеря устойчивости возникает у многих сварных конструкций: в обшивках кораблей, металлических ва­гонов, предметах бытовой техники. Устранение переме­щений достигается, как правило, правкой.

Сварные конструкции. Расчет и проектирование

Проектирование и монтаж дымоходов

Корректность проектирования и монтажа дымохода влияет на безопасность использования отопительной системы. Узнать подробности этого процесса вы можете на сайте dymari.kiev.ua/. Требования к проектированию дымоходов Основной критерий к установке дымохода – …

Производитель металлоапластиковых конструкций

Если вы ищете качественные и недорогие металлопластиковые конструкции, их вы можете заказать на «ОкнаПроект» - сайте, на котором представлена вся подробная и полезная информация. В частности, у нас вы можете …

ХОЛОДНЫЕ ТРЕЩИНЫ

Наиболее часто холодные трещины возникают в ле­гированных сталях в тех случаях, когда металл под дей­ствием термического цикла сварки претерпевает закалку. В этих случаях холодные трещины при сварке появляются в результате …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.