СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ОБРАЗОВАНИЕ И РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ

1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

„Возникновение сварочных деформаций и напряжений связано с неравномерным нагревом металла и его расширением. Если средний стержень (рис. 1) нагреть до некоторой температуры Т, то при отсутствии связей с крайними стержнями он удлинится на величину Л = а 77. Связи с крайними ненагретыми стержнями препятствуют его свободному расширению и в нем появляются на­пряжения сжатия, в то время как край­ние стержни испытывают растяжение.

Удлинение связанных между собой стерж-

Д аТ1

ней составит величину - у = , если

при нагреве не изменится модуль упру­гости Е, не произойдут пластические де­формации и Z7! = F2 = F3.

При равномерном нагреве всех трех стержней будут перемещаться их концы, но напряжения при этом не возникнут.

При равенстве нулю коэффициента ли­нейного расширения а даже неодинако­вый нагрев стержней никаких напряже­ний не вызовет.

Напряжения, существующие в теле при отсутствии приложенных к нему

внешних сил, называют собственными напряжениями. Собствен­ные напряжения, вызванные неравномерным нагревом тела, принято называть температурными или временными напря­жениями. Это название распространяется также и на напряжения в ненагретых частях тела, как, например, в крайних стержнях на рис. 1. Собственные напряжения, остающиеся в теле после пол­ного остывания, называются остаточными напряжениями.

Различают напряжения одноосные, двухосные и трехосные (объемные). Собственные напряжения подразделяют на напряже­
ния первого рода, уравновешивающиеся в макрообъемах; напря­жения второго рода, уравновешивающиеся в пределах одного или нескольких зерен, и напряжения третьего рода, отражающие иска­жения кристаллической решетки.

Напряжения в направлении вдоль шва называют продольными и обозначают обычно ох. Напряжения, действующие перпенди­кулярно оси шва в плоскости соединяемых элементов, например в плоскости двух свариваемых пластин, называют поперечными и обозначают оу. Напряжения в направлении, перпендикулярном плоскости листа, обозначают ог.

Независимо от характера распределения напряжений в теле собственные напряжения в пределах любого сечения, полностью пересекающего все тело, всегда уравновешены как по сумме сил, так и по сумме моментов сил, т. е. соблюдаются равенства

%Р = 0; %М=0. (1)

Например, в образце на рис. 1 сила сжатия в среднем стержне, 2

равная у aTEF, уравновешивается двумя равными растягиваю­щими силами в крайних стержнях величиной по уaTEF каждая.

Так же как и напряжения, сварочные деформации могут быть временные и остаточные.