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: 149

Скачиваний: 0

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

Аналогично для пояса /// получим:

ш<8> =

4 " Ra (Тк — Т0 ) [е-Э COS В +

е&-Э. cos (В — В^];

 

Г ( 3 )

=

- ^ - £ 6 a ( r K - 7 - 0 ) X

X [ c o s

(В — Bi) +

sin (р — РО] — е-е (cos р — sin В)} ctg 6;

7 f > =

±

(7Л

- То) [ є 4 5

cos Р +

cos (В - В,)],

где

 

 

 

 

 

Pi = ] / ^ - ( e i - 0 o ) ;

M ] / f - ( e - e 0 ) .

Так как ширина шва вместе с шириной зоны термического влияния мала по сравнению с R, а углы 60 и 9 1 близки к у , то, как нетрудно

убедиться,

при

больших

R

наибольшие поперечные усилия Ті

в зоне шва будут составлять

j

лишь малые доли наиболь-

 

ших продольных

 

усилий

Т2 -

 

Для иллюстрации

на рис. 47

 

приведены кривые изменения

 

продольных

 

и

 

поперечных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

усилии в зоне шва для

=

 

=

50,

показывающие,

что

 

в

этом

случае

наибольшие

 

поперечные

 

усилия

состав­

 

ляют лишь малые доли наи­

 

больших продольных усилий.

 

Отметим также, что продоль­

 

ные

усилия

в

 

зоне

шва

 

в

рассматриваемом

случае

 

изменяются

 

по тому

же

за­

 

кону,

как

 

и

 

продольные

 

деформации

зоны

стыкового

 

шва двух

плоских

листов.

 

По

тому

же

закону

в этой

Рис. 47

зоне изменяются

 

радиальные

 

смещения w. На рис. 48 сплошными линиями 2 и І указаны обра­ зующие пояса III и сегмента 77 (рис. 45) до сшивания, а кривая w дает образующую составной оболочки в зоне шва по одну сторону от его оси после сшивания. Таким образом, для w получена каче­ ственно та же картина, которая была получена опытным путем в работе [93] для зоны стыкового шва круговых цилиндрических труб. Эту же картину можно наблюдать в районе кольцевых мон­ тажных стыков корпуса сварного корабля.

Приварка внахлестку сферической заплатки

Полученное выше решение применимо также к исследованию деформаций и напряжений сферической оболочки, вызываемых приваркой внахлестку сферической заплатки, в том случае, когда температурные поля внутреннего и наружного швов (см. рис. 46) так перекрывают друг друга, что в предельном состоянии нагрева для каждого из этих швов средняя между этими швами параллель совпадает со средней между кривыми Тк и Ту кривой, или же когда эта параллель окажется ближе к данному шву, чем указан­

ная для него кривая. Если 90 и 9j определяют параллели,

совпа­

дающие соответственно со средними между линиями Тк

и Ту

1

 

кривыми с наружных сторон верхнего и нижнего швов (см. рис. 46), то задача определения приближенных значений сварочных дефор­ маций и напряжений сферической оболочки, вызванных приваркой внахлестку заплатки сферической формы, сведется к определению деформаций и напряжений составной оболочки, получающейся путем сшивания сферического пояса /// радиусом R3 = R 4-63/2

с сегментом / радиусом Ri =

R + б х и с сегментом // радиусом R.

Пусть

 

оболочка и 'заплатка

имеют одну и ту же толщину, так

что б

2

= бх . Среднюю толщину пояса III обозначим через -б3.

При принятых условиях деформации усилия и моменты в частях /, //, III составной оболочки после сшивания определятся соот­ ветственно формулами (8.110), (8.112) и (8.113), где для сегмента / вместо R необходимо подставить R -f- бх , а для пояса / / / — R -f-

+ Постоянные интегрирования найдутся из условий сшивания (8.116) , которые дадут систему уравнений, аналогичную системе

(8.117) . Если в этой системе пренебречь отношением по сравне­ нию с единицей, как это принято в теории тонких оболочек, то придем в точности к системе (8.117). Таким образом, в этом слу­ чае постоянные интегрирования определяются полученными выше формулами (8.119), (8.120), (8.122) и (8.123), а деформации, усилия и моменты составной оболочки — формулами (8.110), (8.112) и (8.114).

Деформации и напряжения сферической оболочки в результате мощного сосредоточенного нагрева (горячая правка)

j Местный сосредоточенный нагрев нередко применяется как технологическая операция для правки бухтин, возникающих из-за потери устойчивости начальной формы в результате сварки. Во всех таких случаях наравне с задачей определения деформаций и напряжений, возникающих после правки бухтин путем мощного местного нагрева, представляет значительный практический инте­ рес количественная оценка степени осаживания бухтины после такого нагрева. Форма поверхности выпучивания (бухтины) может быть различной. Рассмотрим случай, когда форма поверх­ ности выпучивания является сферической с радиусом R. Так как речь идет о резко сосредоточенном местном нагреве, когда вместе с удалением от зоны нагрева деформации и напряжения умень­ шаются весьма быстро, вместо части сферической поверхности, переходящей вместе с удалением от зоны нагрева в исходную по­ верхность (или плоскость), возьмем негибкую стальную замкну­ тую сферическую поверхность такого достаточно большого ра­ диуса R, что зона интенсивного нагрева по форме будет весьма близка к плоскости. Пусть 90 определяет параллель, являющуюся средней между кривыми- Тк и Ту предельного состояния нагрева, где Т Т0 при 8 Э0 . Используем первый способ уточнения, заключающийся в том, что в области, где в предельном состоянии нагрева Т Тк, действительную температурную кривую Т (6) заменяем ступенчатой прямой. Тогда в соответствии с основной гипотезой и этим способом уточнения можем принять, что весь

сегмент, определенный углом 60 ,

в предельном состоянии нагрева

гголучает активную пластическую деформацию сжатия

а ( Т к

—

— Т 0 ) .

Другими словами,

если

каждый

элемент,

содержащийся

в этом сегменте, отделить

от остальной оболочки в момент, когда

температура его остывания достигает значения Тк,

то к

моменту

своего полного остывания до начальной температуры Т0

он полу­

чит относительное

уменьшение

своих

размеров

на

величину

сс ( Т к —

Г 0 ) . Освобождая

таким же образом от

оболочки

все

другие элементы, содержащиеся

внутри области 6 sg; 0О ,

получим

сегмент

/,

радиус

R х

которого

меньше

радиуса оболочки R

на

величину

Ra ( Т к —

Т 0

) . При этих условиях приближенные зна­

чения деформаций и напряжений в точках исходной сферической оболочки, возникающие в результате мощного местного нагрева и остывания, можно определить как деформации и напряжения составной оболочки, получающейся путем сшивания сегментов /

и

// одинаковой толщины б (см. рис. 45) при 9j =

80 .

При этом

в

зависимости от величины основного параметра

а ( Т к

— Т 0 ) и

механических свойств металла сегментов / и // составная оболочка после сшивания может оказаться или в чисто упругом деформи­ рованном состоянии^, или в упруго-пластическом. Рассмотрим

случай, когда составная оболочка оказывается в упругом состоя­ нии. Эти два сегмента / и II, подлежащие сшиванию, будут сво­ бодны от поверхностных нагрузок и для каждого из них, рас­ сматривая их как тонкие сферические оболочки, мы можем ис­

пользовать

известные выражения радиального

смещения w [81],

поворота

а также

изгибающего момента и усилий.

С е г м е н т I:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ^ ( c r ' c o s B -

•С(21} slnB)e"

 

 

 

 

 

 

1_

 

 

•CtfOcosB

 

 

 

 

 

£ 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• C o s i n e ] е - р ;

 

 

 

7f>

 

v

 

-

2 R

c t g e [ ( ^ 1

) - C [ 1 ) ) c o s B

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.127)

 

 

 

+

 

( С Г » + С П sin p]e-*;

 

 

 

 

 

 

 

 

r ^ ^ ^ ' c o s B - C ^ s i n B ) ^ ;

 

 

M\l)

= —с (С(2г)

cos В - f Сі1 ' sin В)

e4 5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

sin 6

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vl2(l

 

fx2)

 

 

 

 

С е г м е н т

II:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

-

£

б

 

( С Г cos в — С2 2 )

sin p)e^

 

 

 

 

+ (C(2)

• Ci2 ) ) sin p]

e_ p ;

+

 

 

 

 

 

 

74(2)

] / ^ c t g

e [ ( C f - C r > o S

p

+

 

.

 

+ ( c f 4 c ? ' ) sm p ] e - p ;

 

(8.128)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N(2)

= T(2) t g

e .

 

 

 

 

T P

=

( C i 2 ) c o s B - C 2 2

) sin B)e-P;

 

 

Л1{2)

=

—с (CP cos p -f- C[2) sin p) e~p;

 

 

 

 

 

 

 

 

JV<2>

 

 

 

 

sin 6

где

 

 

 

 

 

 

 

Р - К і

( е ~ 0 о ) -

 

Эти соотношения на линии сшивания (9 =

0О , р* = 0) дадут:

^ ) ( 0 o ) = - | s - c r ) ;

 

*( 1 ) (во) = —ж/ї^ч-сі");

м[1)(в0) =

 

-сС(21);

 

 

г

 

Г ( 1)

 

 

Г ( 1 )

ш<2> (в») =

-Is-

 

с! 2 ';

 

^ > ( e 0 ) =

 

( c i 2 ) +

c . f ) ;

мі

2 ) .(во) =

- с с

2 2

)

;

 

^ ] / X

 

 

 

 

 

Г ( 2 ) _ г ( 2 )

У» ( « o ) - J/ "2F

s i n

 

9 о

•

Постоянные интегрирования найдутся из условий сшивания:

- ш<!> (0О) + ^<2> (в0 ) = # « (Тк - Г 0 ) ;

^(1)(в0 )= = д(2)(Є0 );

Мі1» (во) =

M i 2 ) (во);

Q^(ao) =

Q f (во),

которые дадут систему алгебраических уравнений:

- С І г ,

+ С І 2 ) = £ 6 а

(Тк-Т0у,

- ( с { Х ) + с ^ ) = с і 2 )

+ с 2 2 ) ;

 

W1)

_

о ( 2 ) .

 

 

L.2

—

L.2 >

 

- ( c 2

1 ) - c i 1 ) ) = c 2 2 ) - c l 2 ) .

Решение этой системы будет:

 

 

 

С[Х)

=

 

-±-Е6а(Тк-Т0);

 

••(і)

 

 

 

2

 

 

 

23Г

Смотрите также файлы