Визначення деформацій при зварюванні оболонкових конструкцій

 

Тонкостінні оболонкові конструкції складають більшість серед конструкцій, які виготовляють за допомогою зварювання. Наближений аналіз деформацій в оболонках можна провести за допомогою введення фіктивних (усадочних) сил, величина яких визначається об’ємом подовжнього укорочення. Для визначення переміщень оболонкових конструкцій під дією фіктивних зосереджених сил, використовуються методи прикладної теорії пружності, але навіть у такій спрощеній постановці задачі визначення деформацій в оболонкових конструкціях потребують індивідуального підходу до кожної. У зв’язку з цим обмежимось далі деякими якісними зауваженнями відносно цієї проблеми посиланнями на літературу [1], [4], [5], де можна знайти деякі практичні рекомендації з окремих випадків.

 

Визначення переміщень при зварюванні циліндричних оболонок

 

При зварюванні пазових швів розрахункова схема для визначення переміщень зображена на рисунку 8.1.

Якщо довжина оболонки l більше чотирьохкратного діаметра, оболонку можна розглядати як балку кільцевого перерізу і використати одержані вище залежності для визначення загальних прогинів і напружень у поперечних перерізах.

Якщо довжина оболонки менша ніж чотири довжини діаметра, для визначення переміщень необхідно використати залежності прикладної теорії оболонок.

 

 

Рисунок 8.1 – Розрахункова схема циліндричної оболонки

 

розв’язок задачі, вказаної на рисунку 8.1, наведений у [4].

Для дуже коротких оболонок l<2R (рисунок 8.2) при визначенні укорочення у районі шва можна скористатись формулами, одержаними С.А.Кузьминовим [1], стор. 171.

(8.1)

; (8.2)

(8.3)

 

Рисунок 8.2 – Схема коротких оболонок

 

Для коротких оболонок сила від усадки шва сприймається тільки частиною площі перерізу, яка прилегла до шва. Прогин також має місце тільки для частини оболонки, обмеженої сектором з кутом α.

 

 

 

Рисунок 8.3 – Схема викривлення кільцевої форми перерізу

 

Окрім прогинів f пазові шви спричиняють викривлення кільцевої форми перерізу за рахунок кутових деформацій у випадку неповного провару і поперечної усадки. Ці деформації можна більш менш коректно обчислити для гладкої короткої оболонки. Для цього треба визначити кут повороту β і деформації від повороту (рисунок 8.3). Розв'язок цієї достатньо елементарної задачі приведений в [1] на стор. 183-187.

При наявності ребер жорсткості, які є для більшості оболонкових конструкцій невід'ємним елементом, задача суттєво ускладнюється і не може бути розв’язаними елементарними методами.