Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Остаточные напряжения в соединениях
|
|
С круговыми швами
Весьма многочисленную группу составляют соединения с круговыми швами, типичными представителями которых являются изображенные на рис. 2.12.
Отметим, что шов 2 на рис 2.12, г по характеру образования остаточных напряжений близок к кольцевым швам при сварке труб. Это предопределяет необходимость выделения таких швов в отдельную группу.
 |
Остаточные напряжения в круговых швах изменяются в очень широких пределах в зависимости от диаметра кругового шва, соотношения жесткости внутренней и наружной деталей, вида материала и режима сварки.
Рис. 2.12
 |
Рассмотрим простейший случай, когда круглый элемент вваривается в большую пластину (рис. 2.13, а).
Рис. 2.13
Из за неодновременной заварки шва и наложения температурных полей следовало бы ожидать неодинакового распределения напряжений в соединении по длине шва. Однако практически значимые отличия в распределении напряжений наблюдаются лишь в зоне встречи начала и конца шва. В остальных точках распределение напряжений осесимметричное, особенно если диаметр кругового шва достаточно большой.
В круговом соединении целесообразно выделить три зоны: внутреннюю 1, среднюю 2 и внешнюю 3. В зоне 2, как и в обычном прямолинейном шве наблюдаются высокие продольные растягивающие напряжения. Они в данном случае будут окружными, то есть направленными по касательной к окружности соответствующего радиуса (от r1 до r2), и обозначаются σ t. Если следовать по радиусу из зоны 2 в зону 3, то очевидно окружные напряжения будут оставаться растягивающими и с увеличением радиуса снижаться до нуля.
Радиальные напряжения в зоне 1 могут быть сжимающими, растягивающими и знакопеременными. Величина этих напряжений в каждом случае зависит от соотношения жесткости элементов в зонах 1 и 3, от радиуса шва и соотношения между величиной поперечной усадки при сварке и шириной зоны продольных пластических деформаций bп. Количественные соотношения в каждом случае будут различны. Однако в любом случае наблюдается следующая тенденция: поперечная усадка соединения вызывает и в зоне 1 и в зоне 3 растягивающие радиальные напряжения σ r, продольная усадка (в данном случае окружная) вызывает (в связи с уменьшением радиуса шва) в зоне 1 сжимающие напряжения σ r а в зоне 3 - растягивающие. Радиальные напряжения на радиусе r2 всегда больше, чем на радиусе r1. Это происходит оттого, что на радиусе r2 и окружная усадка и поперечная способствуют растяжению, а на радиусе r1; окружная и поперечная усадки действуют в противоположные стороны.
После рассуждений на качественном уровне целесообразно проанализировать результаты экспериментальных исследований напряжений в круговых швах (рис. 2.13, 6). На рисунке показаны радиальные и окружные напряжения в тонких круглых дисках из титанового сплава наружного диаметра 130 мм, в которых были выполнены швы диаметром 40 и 80 мм. Несимметричность экспериментальных кривых σ t и σ r обусловлена неодновременностью укладки шва и погрешностью замеров, на ходе кривых сказался и сравнительно небольшой диаметр пластины. По мере увеличения диаметра шва растягивающие напряжения в центре переходят в сжимающие. В самом шве напряжения сохраняются растягивающими, но окружные напряжения σ t преобладают над радиальными σ r.