Балки с ребрами жесткости

Балки с ребрами жесткости

Проведено большое число усталостных испытаний балок с целью изучения влияния приваренных ребер жесткости. При этом сравнивались балки с ребрами жесткости на одной и обеих сторонах стенки, с ребрами, приваренными к растянутому поясу и обрезанными на небольшом расстоянии от него; с приваренными непрерывным и прерывистым швом. Большинство усталостных испытаний балок с ребрами жесткости было проведено при условиях нагружения, соответствующих пульсирующему циклу растяжения в нижнем поясе. Результаты испытаний, проведенных с пятью типами ребер жесткости, где по оси ординат отложено максимальное напряжение в крайнем волокне балки (не обязательно совпадающее с напряжением в точке разрушения). На рисунке видно, что все испытанные балки имели приблизительно одинаковую изгибающую несущую способность, однако поскольку разрушения различных балок происходили в разных точках по длине пролета, то предел выносливости балок в точках разрушения был не одинаков.

При анализе данных усталостных испытаний балок с ребрами жесткости необходимо учитывать несколько обстоятельств. Одним из наиболее важных обстоятельств является расположение места разрушения и тот факт, что усталостные разрушения обычно происходят у ребер жесткости, не находящихся в зоне максимального изгибающего момента. Действительно, в тех случаях, когда ребра жесткости не приварены к растянутому поясу балки, разрушение происходит у ребра жесткости, расположенного там, где напряжение изгиба бывает значительно ниже максимального значения. Наиболее правильно анализировать данные усталостных испытаний на основании значения наибольшего растягивающего главного напряжения в точке разрушения, определенного с учетом напряжений сдвига.

Несмотря на значительный разброс, полоса разброса хорошо определена в диапазоне чисел циклов до разрушения и напряжении, примененных при испытаниях, и значения главных напряжений, вызывающих разрушение в зоне ребра жесткости, можно считать вполне определенными .

Сварные балки из стали высокой прочности с ребрами жесткости, приваренными к стенке балки, имели предел выносливости одного порядка с пределом выносливости балок из углеродистой конструкционной стали или еще ниже. Однако в рассматриваемых двух случаях детали ребер жесткости и размеры сварных швов были неодинаковы. В балках из стали высокой прочности ребра жесткости толщиной 12,7 мм были приварены угловыми швами большего сечения по сравнению со швами в балках из мягкой стали, что могло обусловить более значительную концентрацию напряжений.

Второй характеристикой поведения балок с ребрами жесткости в условиях усталости является характер усталостного разрушения. В балках с ребрами жесткости, приваренными к стенке непрерывным швом, разрушение начиналось в материале стенки у кромки углового шва, соединяющего стенку с ребром жесткости. Возникшая усталостная трещина затем   распространялась по диагонали стенки, приблизительно перпендикулярно направлению растягивающего главного напряжения. Вычисленное значение угла наклона главного напряжения в точке начала разрушения несколько превышало угол 50°, определявший направление распространения трещины.

Усталостные трещины в балках с ребрами жесткости, приваренными к стенке прерывистым угловым швом, начинались у верхнего или нижнего конца сварного шва и затем распространялись в стенке по направлению, параллельному диагонали. Отсюда ясно, что три проектировании балок с обычными соотношениями толщин поясов и стенки, работающих при переменных нагрузках, необходимо принимать во внимание плоское напряженное состояние в Стенке балки.

В испытанных балках с ребрами жесткости, приваренными к стенке и к растянутому поясу, усталостное разрушение обычно начиналось у кромки углового сварного шва, крепящего ребро жесткости к растянутому поясу балки, приблизительно в зоне максимального изгибающего момента, после чего усталостная трещина распространялась в вертикальном направлении по сечению пояса и стенки. Предел выносливости балок с ребрами жесткости, приваренными к поясам и к стенке, был не ниже, а иногда даже выше предела выносливости балок с другим креплением ребер жесткости. По-видимому, все методы крепления ребер жесткости вызывают одинаковое понижение предела выносливости балки.

Разрушение балок более простой конструкции, например балок с усиливающими накладками на  всей длине поясов или балок, сваренных из  трех полос, обычно начиналось от углублений или кратеров в сварном шве в местах кратковременного перерыва процесса сварки при выполнении непрерывных фланговых угловых швов, соединяющих накладку с растянутым поясом, или в сварных балках — пояс со стенкой. Однако эти мелкие дефекты сварного шва в точках начала усталостного разрушения не вызывали значительного понижения предела выносливости. Кроме того, в обоих рассмотренных случаях усталостное разрушение начиналось в результате совместной работы материала сварного шва и основного материала при общем изгибе балки, а не в результате напряжений, возникающих при передаче силы от одного из элементов соединения к другому.

Читайте так же:

004 035 023 014 026 gazoviy-kotel 012 009

Комментарии запрещены.

Явление усталости

010 006 041 025 002 037
Усталость конструкций
Сопротивление усталости