Определение общих деформаций от поперечных швов

 

При выполнении нескольких поперечных швов в элементе он будет испытывать деформации изгиба и укорочения. Так, например, приварка ребер к уголку (рис. 3.6 а) вызовет укорочение всего элемента и введет его в косой изгиб. Углы поворота элемента в обеих главных плоскостях (рис. 3.6б, в) и его абсолютное укорочение в продольном направлении по линии ЦТ от выполнения одного поперечного шва можно найти по зависимостям:

 

 

       (3.22)

 

где у', z' – координаты центра шва, см;

J_y, J_z – моменты инерции поперечного сечения элемента (уголка) относительно своих главных осей, см⁴;

l _ш – длина шва, см;

q_п.у – погонная энергия, приходящаяся на полку уголка, при приварке к нему ребра, кал/см;

F – площадь поперечного сечения элемента (уголка), см²;

Коэффициент  рассчитывается по зависимости:

 

              (3.23)

 

где

δ – толщина детали, которая при остывании получает поперечную деформацию, см;

v – скорость сварки в см/сек;

Значения вспомогательного коэффициента А для некоторых материалов даны в табл. 2.1. Последовательность вычислений деформации следующая: сначала вычисляют коэффициент х, затем – коэффициент т, потом по графику на рис. 3.7 определяют μ' и далее по формулам (3.22).

Стрелка прогиба элемента от выполнения п поперечных швов посредине пролета, считая пролет l = nd (рис. 3.6 а), и общая деформация элемента в продольном направлении составляют:

 

                                (3.24)

 

Иногда погонную энергию q_п (кал/см) можно определять приближенно по катету углового шва исходя из соотношений:

при автоматической и полуавтоматической сварке

 

q_п = 7250 К ²                                      (3.25)

 

при ручной сварке

 

q_п = 9500 К ²                              (3.26)

 

где К – катет шва, см.

 

Пример

Определить общие деформации сварного тавра после выполнения автоматической сваркой одностороннего углового шва с катетом 6 мм. Длина шва равна длине тавра и составляет 10000 мм. Размеры поперечного сечения тавра указаны в табл. 3.2. Материал – углеродистая сталь Ст3.

 

 

Таблица 3.2 –Геометрические характеристики поперечного сечения тавра

Эскиз	Номер детали	Площадь поперечного сечения детали F, см2	Расстояние от центра тяжести детали до шва у', см	Статический момент относительно оси z 0 z 0 Sz 0 = Fy '. см	Момент инерции относительно оси z0z0 Jz0
	1 2	15 30	-0,5 -15	-7,5 450	5 9000
	1 и 2	45	-	442,5	9005

 

           

Решение.

1. По заданному катету шва находим q_п по формуле (3.25)

 

q_п = 7250 × 0,6² = 2610 кал/см.

 

2. Геометрические характеристики поперечного сечения тавра, необходимые для расчета, приведены в табл. 3.2.

3. Отношение погонной энергии к площади поперечного сечения тавра составляет

 

кал/см³ <150 кал/см³

что, согласно таблице 2.1, позволяет применить расчетные формулы, приведенные выше.

Кривизну С и относительную продольную деформацию тавра по линии ЦТ D _ЦТ определяем по формулам (3.4) и (3.8):

 

1/см;

 

4. Абсолютное укорочение тавра определим по формуле (3.7) 

 

см ≈ 2 мм.

 

5. Стрелку прогиба сварного тавра найдем по формуле (3.8)

 

см ≈ 24,1 мм

 

При этом тавр получит вогнутость со стороны полки (рис. 3.8).

 

Примеры для других вариантов сварных элементов и способов их сварки приводится в [1].

 

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой деформация продольного укорочения и каковы причины ее образования? Дайте определение продольной усадочной силы.

2. Зависит ли величина продольной усадочной силы от режима сварки и размеров сварного соединения?

3. Что представляет собой деформация изгиба и каковы причины ее образования?

4. Какова методика определения деформации изгиба сварного соединения с несколькими швами?

5. В каких случаях образуется деформация изгиба сварного соединения в двух плоскостях?

6. Почему поперечные швы вызывают образование общих деформаций конструкций?

 

Лекция 4.
Расчет местных деформаций и остаточных напряжений

План

4.1 Классификация местных деформаций

4.2 Продольные остаточные напряжения и построение эпюр.Реактивные напряжения

4.3 Потеря местной устойчивости тонких пластин