УСТОЙЧИВОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
Схема нагружений некоторых элементов сварных конструкций (особенно многочисленных в рамах и фермах) представляет собой продольное сжатие. Следовательно, такие элементы должны подвергаться проверочному расчету на устойчивость. Однако обыкновенный расчет на устойчивость не учитывает ни наличия, ни характера распределения остаточных напряжений от сварки в этих элементах и, таким образом, не отображает действительных условий нагружения. Количество исследований, посвященных вопросу о влиянии сварочных напряжений на устойчивость элементов конструкций, крайне мало, а имеющиеся охватывают очень узкий круг вопросов этой проблемы. В то же время уже эти отдельные работы вполне определенно говорят о значительном влиянии остаточных сварочных напряжений на устойчивость сжатых элементов. В этом, как и во всех других случаях влияния сварочных напряжений на прочность элементов конструкций, определяющими являются их знак, величина и характер распределения, причем, очевидно, знак этих напряжений будет определять характер влияния (т. е. благоприятное или неблагоприятное), а величина и распределение — степень этого влияния.
В Политехническом институте в Гливицах (Польша) были проведены исследования по устойчивости стержней при наличии в них остаточных напряжений [1]. Испытаниям подвергались образцы, изготовленные из бесшовных труб диаметром 40, 44 и 60 мм при толщине стенки от 3 до 4 мм. Остаточные напряжения вызывались односторонней и двусторонней ручной наплавкой электродами диаметром 2,3; 2,5 и 4 мм. Были исследованы стержни с гибкостью от 20 до 100. Показано, что в то время когда образцы без наплавок с небольшой гибкостью практически не прогибаются до момента достижения предела текучести, наплавленные образцы прогибаются намного раньше и прогиб после достижения некоторой величины быстро возрастает. Прогиб образца происходит всегда в направлении максимальных остаточных сжимающих напряжений, где сечение прежде всего достигает предела текучести. Получена диаграмма снижения критических напряжений в случае наиболее неблагоприятного распределения остаточных напряжений по сечению трубчатого стержня; из диаграммы следует, что наибольшее снижение происходит при гибкости, равной 90, и составляет 85%.
Л. П. Шелестенко приводит данные об испытаниях на устойчивость сварных балок таврового и коробчатого профилей, проведенных в отделении искусственных сооружений ЭНИМСа [92]. Показано, что остаточные напряжения, складываясь с напряжениями от внешней нагрузки, существенно влияют на устойчивость сварных элементов. В качестве подтверждения правильности полученных данных приводятся результаты работ А. Хубера и Л. Бидла [101] и Р. Осгуда [107], которые проводили испытания на устойчивость прокатных двутавровых и прямоугольных колонн с остаточными напряжениями. Эти авторы пришли к следующим выводам.
Остаточные напряжения вызывают значительное понижение устойчивости колонн, особенно на участке гибкости около 90.
Остаточные напряжения в полках более сильно влияют на устойчивость, чем остаточные напряжения в стенках.
Устойчивость колонн значительно меняется в зависимости от направления продольного изгиба.
Рассмотрев схему суммирования остаточных напряжений с напряжениями от внешней нагрузки и использовав ее при анализе результатов экспериментальных исследований устойчивости сварных стержней, В. М. Небылов предложил следующий порядок расчета устойчивости стержней с учетом влияния остаточных напряжений [62]:
1) определение критических напряжений для стержня в целом по формуле
2) определение доли от σкр , приходящейся на напряжения от внешней нагрузки, из равенства
4) определение критических напряжений для зон остаточных напряжений растяжения по формуле
5) расчет дополнительной критической нагрузки на стержень, которую могут воспринять зоны остаточных напряжений растяжения:
6) определение общей критической нагрузки на стержень:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.