Виды сварных соединений и швов. Работа и расчет стыковых швов на осевые усилия и изгиб. Работа соединений с фланговыми и лобовыми швами, страница 2

Концевые участки шва иногда выводят за пределы свариваемых элементов посредством специальных планок, которые по окончании сварки обрубаются, а торцы шва зачищают. В таких случаях расчетная длина принимается равной полной длине шва.

Поскольку при визуальных способах контроля качества швов, выполненных полуавтоматической или ручной сваркой, расчетное сопротивление стыкового шва растяжению меньше, чем у основного металла, длина прямого шва может оказаться недостаточной. Тогда конструируется косой шов (рис. 8.1,б), который при углах<67⁰ оказывается равнопрочным основному металлу и не требует расчета. Однако косые стыки являются нетехнологичными видами соединений, и их следует устраивать только при ручной сварке в растянутых зонах с напряжениями, близкими к расчетному сопротивлению. При совместном действии в соединении продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы (рис. 8.1,в) проверка прочности прямого стыкового шва выполняется по формулам:

                                       ,                                                 (8.2)

                                       ,                                                              (8.3)

где  определяется по (8.1);  - нормальное напряжение в шве от изгибающего момента; * - касательное напряжение в шве; - расчетное сопротивление стыкового шва срезу, принимаемое равным  - расчетному сопротивлению срезу основного металла.

Кроме того, шов, находящийся в сложном напряженном состоянии в соответствии с четвертой энергетической теорией прочности проверяется по формуле:

,                                     (8.4)

где - нормальные напряжения в сварном шве от совместного действия N и М;  - средние касательные напряжения в шве от действия Q.

Итак, мы рассмотрели расчет стыкового шва, находящегося в различных условиях работы, но следует помнить, что при использовании электродов и проволоки, обеспечивающих прочность не ниже, чем у основного металла, а также при полном проваре и физическом контроле качества шва в зоне растяжения - расчет стыкового шва не требуется. В противном случае расчетное сопротивление шва R_wy принимается равным 0,85R_y и швы рассчитывают, как было рассмотрено выше.

Работа и расчет угловых швов

При соединении фланговыми швами передача усилий с одного элемента на другой происходит неравномерно как по длине шва, так и по поперечному сечению соединения (рис. 8.2, а). Однако при статическом нагружении перед разрушением напряжения выравниваются за счет пластической работы перенапряженных (концевых) участков шва. Это позволяет сделать допущение о равномерном распределении напряжений среза по сечению шва в предельном состоянии.

Рис. 8.2. Работа соединений с фланговыми и лобовыми швами:

а- распределение напряжений во фланговом шве;

б – работа лобового шва;  в – напряжения в лобовом шве

Лобовые соединения более равномерно, чем фланговые, передают усилие по длине шва, но крайне неравномерно - по толщине шва. Вследствие малых поперечных размеров лобового шва при переходе с одного элемента на другой происходит резкое изменение направления силовых линий (рис. 8.2,б), в корне шва концентрируются большие напряжения и соединение хрупко разрушается от совместного действия  растяжения, изгиба и среза (рис. 8.2,в).

Расчет угловых швов выполняется условно на наиболее неблагоприятное (с точки зрения величины расчетного сопротивления) воздействие - срез.

Разрушение углового шва от среза может произойти по двум сечениям: по металлу шва (сечение 1-1, рис. 8.3) и по металлу границы сплавления (сечение 2-2 , рис. 8.3).

Рис. 8.3. К расчету угловых швов

Проверка прочности шва по сечению 1-1  выполняется по формуле

                                       .                                     (8.5)

Прочность шва по сечению 2-2 проверяется по формуле

                                       ,                                      (8.6)