Элементы сварных швов и соединений

Элементы сварных швов и соединений

Сварка допускает больше свободы по сравнению с другими технологическими процессами в выборе конфигурации конструкции, наилучшим образом приспособленной для восприятия действующих нагрузок. В конструкциях, работающих на усталость, наиболее слабым местом обычно являются соединения, в зоне которых неизбежно имеет место концентрация напряжений. Для получения данных, необходимых для проектирования, были проведены лабораторные испытания и определен предел выносливости ряда типовых соединений, применяемых в сварных конструкциях. Сопоставление результатов лабораторных испытаний и поведения относительно крупных элементов конструкции, испытанных при том же цикле напряжения, показало, что результаты испытаний небольших образцов соединений и элементов конструкции дают правильное общее представление о выносливости реальной конструкции, в которой используются такие же элементы.

Для обеспечении экономичности изготовления и облегчения контроля качества в сварных конструкциях обычно применяется ограниченное число стандартных типов сварных швов и сварных соединений. Некоторые из этих стандартных швов и соединений, выполненных в различных положениях. Более подробные данные по этому вопросу можно найти в справочнике по сварке Американского общества сварки.

Выбор типов сварных швов и сварных соединений для Проектируемой конструкции определяется рядом факторов, в число которых входит и характер нагружения соединений. Соединения, в которых имеет место значительная концентрация напряжений, могут вполне удовлетворительно работать при статических нагрузках, но в то же время могут быть совершенно неприемлемы для конструкции, работающей при повторных нагрузках, из-за неблагоприятного влияния концентрации напряжений на прочность при переменных нагрузках. Для каждого типа сварного шва или соединения величина напряжения и концентрация напряжений, а следовательно, и прочность при работе на усталость под заданной нагрузкой определяются ориентировкой и геометрическими размерами соединения. Наиболее слабое сечение, определяющее прочность соединения при переменных напряжениях, часто проходит по основному металлу вблизи сварного шва, несмотря на то, что при статическом нагружении то же соединение может разрушаться по сварному шву.

В пределах упругости материала напряжение сдвига в слабом сечении флангового сварного шва изменяется приблизительно по приведенному на рисунке закону. Уровень напряжений в материале сварного шва и в основном материале зависит от размеров сечения и длины сварного шва, эксцентриситета нагружения, отношения толщин соединяемых деталей и типа шва, который может быть непрерывным или прерывистым. В рассматриваемом соединении можно ожидать появление усталостной трещины у одного из концов  соединения.   В зависимости от размеров шва разрушение может произойти по сварке или по основному материалу.

При комбинированном соединении с фланговыми и лобовыми швами распределение напряжений в сварных швах и соединяемых Деталях отличается от предыдущего случая. В этом случае величина напряжений также зависит от размеров и длины сварных швов, расстояния между швами и толщины соединяемых деталей. Несмотря на отличие распределения напряжений по сравнению с предыдущим случаем, максимальное напряжение и поведение соединения при переменных Нагрузках не очень сильно отличаются от соответствующих характеристик соединения с одними фланговыми швами. Существенная разница может иметь место только при тщательном выборе размеров соединения.

При выполнении соединения с одними лобовыми швами максимальное напряжение может действовать в другой точке соединения. В таком соединении усталостное разрушение может происходить по сварному шву, если только средний лист или средняя полоса не выполнены слишком тонкими. Максимальное напряжение в основном материале имеет место в точках А, максимальное напряжение в металле сварного шва — в узком сечении в точке С.

Соединение со стыковым швом обладает наибольшей выносливостью из всех сварных соединений. При тщательном выполнении такого соединения и шлифовании поверхности шва заподлицо с поверхностью соединяемых деталей технические условия Американского общества сварки на проектирование мостов разрешают принимать прочность такого соединения равной 1100 % -ной прочности соединяемых деталей.

Читайте так же:

028 024 042 010 025 030 036 013

Комментарии запрещены.

Явление усталости

028 012 029 043 021 017
Усталость конструкций
стадион на крестовском острове
Сопротивление усталости