Распределение напряжений в соединениях с фланговыми швами
В соединениях с фланговыми швами имеет место концентрация напряжений как в сварных швах, так и в основном металле полос между швами.
Рассмотрим соединение двух полос, соединенных швами с катетом К длиной l (рис. 6.10). Ввиду незначительной ширины полос условно примем распределение напряжений в полосах равномерным по их ширине. Основные элементы под действием растягивающих усилий удлиняются и перемещаются, во фланговых швах образуются сдвиговые деформации. Прямоугольный элемент шва 1-1-2-2 обращается в ромб (рис. 6.10 а). Наибольшие деформации наблюдаются в крайних точках шва, наименьшие - в средних. Поэтому касательные напряжения распределяются по длине шва неравномерно.
В соединениях, у которых площади поперечных сечений соединяемых деталей равны (А1=А2=А) (рис. 6.10 б) напряжение в точке шва х определяется уравнением (6.4): 
(6.4)
;
где G - модуль сдвига; Е - модуль упругости, l - длина шва.
Наибольшие значения τx принимает в точках х = 0 и х = L (формула 6.5)
(6.5)
Для равнопрочных соединений теоретический коэффициент концентрации напряжений в стальном фланговом шве:
(6.6)
где 
Рис. 6.10. Распределение усилий в соединении с длинными фланговыми швами, прикрепляющими узкую полосу: а – общий вид соединения; б – распределение τ по длине шва при А1 = А2; в – распределение τ по длине шва при А1<А2
Рассмотрим распределение нормальных напряжений между фланговыми швами в соединениях с широкой накладкой (рис. 6.11).
Допустим, что фланговые швы имеют небольшую длину и примем приближенно, что напряжения вдоль их длины одинаковы. Ширину же листов 2а будем считать значительной и определять концентрацию напряжений в металле листов, вызванную фланговыми швами. Силовой поток в растянутом листе сгущается в зоне фланговых швов, а средняя часть напряжена мало. Поэтому в рассматриваемом соединении одновременно распределяются нормальные напряжения. Они максимальны на краях накладки и минимальны в середине.
Напряжение σх вдоль оси х на расстоянии у от оси накладки составляет:
(6.7)
где a - половина ширины накладки; l – половина длины накладки; V = 2,3/l; τ0 – среднее касательное напряжение во фланговых швах;
- среднее напряжение в накладке; s – толщина накладки; σср – среднее напряжение в соединяемых элементах; l – длина шва.
Рис.6.11. Распределение напряжений σх в широкой накладке соединения с короткими фланговыми швами
Максимальное напряжение σmax:
(6.8)
Эпюра σх имеет вид, изображенный на рис. 6.11, и выражается законом гиперболического косинуса, т. е. цепной линией.
При K=s теоретический коэффициент концентрации напряжений для этого соединения 
При различных отношениях a/l коэффициент концентрации принимает следующие значения:
a/l.....0,1 0,5 1,0 2,0
ασ ...1,45 2,01 3,37 6,61
Приведенные данные показывают, что при значительном увеличении ширины листа по сравнению с длиной фланговых швов коэффициент концентрации нормальных напряжений в листе возрастает. В соединениях с фланговыми швами всегда возникает концентрация напряжений. В соединениях с длинными фланговыми швами при небольшом расстоянии между ними концентрация образуется главным образом в концах фланговых швов (концентрация касательных напряжений τх).
В соединениях с короткими фланговыми швами при относительно большом расстоянии между ними концентрация возникает преимущественно в основном металле на участке между швами (концентрация нормальных напряжений σх).
В соединениях, применяемых в сварных конструкциях, образуются обе разновидности концентраций в более или менее резко выраженной форме.
Дата добавления: 2018-03-02; просмотров: 2662;