Файл: Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 157

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

значениями £ в интервале между Rx, R2 и для каждого из них численным решением уравнений (8.95) найти соответствующие значения С\ и С" по первому й по второму из этих уравнений. Тогда координаты точки пересечения кривых СЇ (£) и С" (£) дадут искомые значения Сц и £.

Для опытной

 

Опытная проверка

 

 

 

проверки полученных выше результатов были

использованы

листы

толщиной 6 =

10 мм стали типа

СХЛ.

Из исходных

листов,

подвергнутых

предварительному

отжигу

в заводских условиях, был вырезан образец 07, имеющий форму кругового диска радиусом R = 50 см. На этом образце наноси­ лась окружность радиусом R0 = 25 см, вдоль которой наплав­ лялся валик. В данном случае эта окружность разбивалась на четыре части: АВ, ВС, CD и DA (рис. 39, а) и наплавка валика производилась по участкам с двух сторон. Сначала валик наплав­ лялся от А к В с одной и затем с другой стороны листа. После этого двусторонние валики наплавлялись последовательно от D к С, от В к С и от D к А. Наплавка производилась при постоянном режиме сварки. Измерение температуры зоны валика произво­ дилось путем одновременных отсчетов по восьми гальванометрам, которые были подключены к восьми термопарам. Схема установки термопар приведена на рис. 39, б. Первая термопара была уста­ новлена на расстоянии 8 мм от оси валика, вторая — на расстоя­

нии 10,5 мм,

третья —• на

расстоянии

13 мм,

четвертая — на

расстоянии 18

мм и все

последующие

через

каждые 5 мм.

На рис. 39, в приведены

температурные

кривые 1—5, соответст­

вующие отсчетам 7, 8, 9,

10, 11. Оказалось, что температурная

кривая 3 отсчета 9 может быть принята за температурную кривую

предельного состояния. Используя эту кривую,

получим

Ri —

= 23,3 см, R2 — 26,7 см. Далее

с известным основанием

можем

принять, что кольцо II может

деформироваться

лишь по мере

деформации более жесткого металла крупнозернистой зоны, для

которой

os =

5340

кГ/см2. Тогда, принимая

Е = 2-Ю6

кГІсм2,

т = 13,

у, =

0,3,

12 = 2,26 (п. 41), R = 50

см, а =

12,5-10"6 ,

Тк — Т0

= 600° С, решением системы (8.95)

получим

ц =

-у- =

= 0,977,

С х =

—70-10"6 . При этом формулы

(8.94) позволяют оп­

ределить численные значения остальных постоянных интегри­ рования:

Сі3 ) = — 131 • 10"6; С{2] = — 244 • 10~6 R2 .

Деформации и напряжения в отдельных зонах определяются формулами (8.74) — (8.85), (8.91). На рис. 40 приведен график полученных таким образом теоретических значений радиальной деформации составного листа (0). Для опытного определения ра­ диальных деформаций этого образца были использованы прово-

лочные датчики сопротивления, которые приклеивались к нему

в двух взаимно перпендикулярных направлениях

I и II как с од­

ной (/, 2, . . .,

10), так и с другой (/', 2', . . .,

10') его стороны

в соответствии

с рис. 39, б, причем датчики с одинаковыми номе-

_J I I

I

1

1

1

L

О 10J51S

18

23

28

33

г, мм

 

Рис.

39

 

 

 

рами (например, 1 и /' и т. д.) располагались как можно точнее друг против друга. Датчики /, 2, 2', 3, 3', 8, 8', 9, 9', 10, 10'

были приклеены до наплавки валика и их показания контролиро­ вались до тех пор, пока не становились устойчивыми. После этого по ним снимались начальные замеры и производилась наплавка

валика. Последующие замеры по этим датчикам производились после наплавки валика и полного остывания. Сравнение значе­ ний радиальной деформации для одного и того же г, полученных по показаниям датчиков, приклеенных с двух сторон листа до наплавки, показало наличие значительного коробления листа после наплавки и остывания. Поэтому для исключения влияния коробления использовались средние значения радиальной де­ формации по показаниям каждой соответствующей пары датчиков, приклеенных друг против друга, которые обозначены на рис. 40 значками О , те соответственно для направлений / и //.

Проведенные замеры не охватывают зону интенсивного нагрева. Поэтому старые датчики были удалены и в соответствующих точ­ ках'приклеены новые датчики 5, 5', 6, 6', 7, 7', 8, 8'. После не-

ег-ю

600

чоо h

 

200

5,0 ЩО 150 20,0

0

'25,0 30,0 35JJ ЩО ЩО г, см

-200

 

 

Рис. 40

обходимой сушки и стабилизации показаний по ним снимались начальные замеры. Последующие замеры по ним снимались после вырезки каждой пары датчиков на строгальном станке. Датчики 8, 8' направления / и датчики 6, 6' направления II, приклеенные после наплавки валика и остывания, дали неправильные показания после вырезки из-за повреждения при вырезке. Полученные зна­ чения радиальной деформации в остальных точках этих двух направлений lull также указывали на наличие коробления листа. В силу этого для исключения влияния коробления были исполь­ зованы средние значения радиальной деформации по показаниям каждой соответствующей пары датчиков. Эти средние значения деформаций для каждого г, полученные по показаниям датчиков, прикленных после наплавки и остывания, также нанесены на

рис.

40

значками Л ,

• соответственно для направлений I

и II.

Сравнение всех этих средних опытных значений радиальной

деформации(•, OS, Д,

А.) с ее теоретическими значениями

(кривая)

указывает на их удовлетворительное соответствие. Вместе

с тем необходимо отметить, что в расчетах деформаций не учиты­ валось влияние неодновременности наложения шва, а в опытах сварной шов накладывался неодновременно как по участкам, так и в пределах каждого участка с той и с другой стороны листа. Полученные результаты показывают, что влияние неодновремен­ ности наложения шва не является существенным.

43. СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ СТЫКОВАНИЯ КРУГОВЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТРУБ

Теоретическое решение

Рассмотрим случай стыкования длинных тонких стальных труб кругового поперечного сечения одинаковой толщины б и одина­ кового радиуса срединной поверхности R. Поместим начало ко­ ординат в точке срединной поверхности на оси шва, направив ось х вдоль образующей трубы, а ось z — внутрь от срединной поверхности.

Обозначим через ±bt расстояние от оси шва до огибающих подвижной изотермы Тк предельного состояния нагрева, через ±Ь2— расстояние от той же оси до огибающих подвижной изо­ термы Ту, определяющей границы пластических деформаций на­ грева в том же предельном состоянии. В соответствии с основной гипотезой вся область составной трубы, ограниченная сечениями

х = ± ^-тг1 ~ — ^> П Р И прохождении электрода по замкнутой окружности получит активную пластическую деформацию сжатия а ( Т к — Т 0 ) в направлении перемещения источника. Другими словами, если каждый элемент, находящийся внутри этой об­

ласти, освободить от остальных частей составной

трубы в момент

Т = Тк, то

в

результате прохождения электрода

по замкнутой

окружности

и

последующего остывания получим короткую трубу 1

длиной 2Ь и радиусом Ri = R [1 — а ( Т к — Т 0 ) ] и две длинные трубы 2. Толщина длинных труб 2 будет постоянна и равна б2 = б, а труба 1 будет иметь переменную по длине толщину, среднее значение которой обозначим через бх . При этих условиях задача определения приближенных значений сварочных деформаций (напряжений), возникающих в результате стыкования исходных труб, сведется к определению деформаций (напряжений) состав­ ной трубы, получающейся путем сшивания трубы 1 с длинными

трубами

2.

 

 

 

 

 

 

В силу симметрии относительно плоскости х = 0 условия

сшивания можем написать в виде:

 

 

 

 

\wW (b)\ +

wW (b) =

Ra(TK~T0);

 

 

dx

 

 

dx

 

(8.96)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mxl)

(b) =

Mx2)

(Ь);

 

 

 

Qi1)(b)

=

Q?

(b).

 

Рассмотрим

сначала упругое

состояние

составной оболочки.

В этом

случае

прогибы

w(1)

(х) и &у<2> (х)

в отдельных частях

составной трубы будут удовлетворять дифференциальному уравне­ нию [120]

dx* •f р У ° = о , (8.97)

где з(і-и2 )

й-

В силу симметрии относительно плоскости х = 0 а>( 1 ) (х) будет четной функцией от х:

о>( 1 ) (*) = СГ> ch Pixcos - f С{21} sh P i * sin pt x. (8.98)

Аналогично для правой длинной трубы 2 будем иметь

-ш( 2 ) (х) = е~^х (С(2 ) cos р2х + Cl2 ) sin р2 х). Для определения постоянных интегрирования С[1\

С2

'используем условия сшивания (8.96), которые,

в

виду соотношения:

 

М (*) = — D d*w

 

dx2

 

Q(x) = —D-d3w

 

dx3

 

(8.99)

С2 2 ) ,

Г (2)

если

иметь

(8.100)

где

 

 

D

 

£ б 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12(1 — ц2) '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дадут

следующую систему алгебраических

уравнений:

 

С[1} cos r\i ch Т)і — С2 5 )

sin % sh т]і -f-

 

 

 

 

+ (CP cos т|2 + С(22) sin тц) є"-"' =

Да (7 К -

Т0 );

 

 

 

Pi

[ С і 1 } (COS Т)! Sh Т]і

Sin Т]! Ch Т]і)

+

 

 

 

 

+

Сг1' (cos т)! sh г|і +

sin щ ch rji)]

=

 

 

 

=

—Рг [С[

2 )

2

)—

С£

2 )

 

2

 

2

1 2

;

 

(cos т)2 + sin г|

 

(cos т) — sin т] )] є-"

 

 

2£>іР? ( С І 1 ' sin тії sh тії —

C2l)

 

cos

гц ch тії)

=

 

 

(8.101)

(8.102)

= —2D

2

p2 (CP Sin T)2 — Й

2 )

COS Г|) e~^\

 

 

 

2

2DJPI [Cl1 ' (cos тії sh гц +

sin r\x ch r\{) —

—C (cos ті! sh T]I — sin ті! ch r\{}] =

=—2£>2p23 [ C |2 !2 )) (COST12—sin T ) 2 ) + C j 2 ) (cos Ti2+sin гц)]е^;

где

Tlx = p!&; r|, = р,6.

(8.103)

Решением

этой

системы будет:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С[1)

=

 

Ra(TK

 

— T0)

chrhcosTh

+

 

 

 

 

ch2

ТІ! cos2 т)! -f sh2

%

sin2 Ці

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

ch

% cos

 

^ -g -^

 

 

 

 

 

+ с

(2)

ch cos гц cos т)2 —

 

2

 

sh ТІ! sin Т)! sin T)2

 

 

 

 

2

 

 

2

Tjj

 

sh2 Ці sin2

%

 

 

 

 

 

ch г)! cosrij

sin T)2 -f-

 

6,

\2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-f-

 

 

 

і sin V)i cos T I 2

 

+

c\2)

L-

 

ch2

Tjj cos2 T)1 -|- sh2

 

 

 

 

 

 

 

Tji sin2 rh

 

 

 

 

 

 

 

 

Ra{TK

 

— ^ s h T i t

sin T|t

 

 

+

ci2>-

 

 

ch2

т)! cos2

 

-j- sh2 %

sin2 T]1

+

-ТІ2

sh rii

sin T)x cos T]2 +

 

 

 

 

c n

c o s

'Пі s i n

^2

+

 

 

 

 

ch2

t] t cos2 Tji +

sh2 Т)! sin2

%

 

+

cj2>

sh TJ!

sin %

sin т]2 —

 

^

ch т|1 cos r\i cos T|2

-ТІ2

 

 

ch2

T)J cos2 T ] 1 + S h 2 ! ) !

S i n 2 ! ) !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сі(2)

+

 

(8.104)

^ а ( Г к - Г 0 ) { ( - | - ) ' / 2 г і a(cosT)2 — sin т]2) -f

+ (-^-J a(cosT|2 + sin r|2) }

№)"•[•+ana + +»a)[-+a) (4)]+»№)•'••

= _ * ' • « (Г. - T.) [2

( A ) ! l n „,

+

Я е Ч ' а ( Г я - 70 ) { ( - ^ - ) ' / г d [a(cosr|a + sin r,2 ) -

COS T)2 — sin Tj2) }

а ) ( 4 ) ] + »

а г -

Смотрите также файлы