User menu

Pull down to refresh...

Main menu

Main menu

2.15. Приближенный способ расчета прочности круговых сварных швов

Сварные швы, соединяющие пластину с подкреплением, относятся к типу сварных круговых швов, по их расчет на прочность сводится к расчету прямолинейных швов [36].

Сварные швы в данном случае можно рассматривать как дополнительные накладные элементы, к которым применима ранее изложенная методика расчета, но имеющим треугольный профиль поперечного сечения.

В случае учета жесткости сварного шва и части пластины (кольца сглаживания), примыкающей к шву, общая относительная жесткость подкрепления равна (рис. 2.19)

где А – площадь поперечного сечения подкрепляющего кольца; АСВ – площадь сварки, АКС – площадь конца сглаживания.

Если принять катет шва равным толщине пластины (K = h),то получим:

для обычного шва

для вогнутого шва

для выпуклого шва

Рис. 2.19. Сварное круговое соединение: а) общий вид; б) расчетная схема

Приближенный расчет прочности сварных круговых швов можно провести, если принять следующую расчетную схему (рис. 2.19).

Продлим мысленно пластинку в тело кольца и отбросим получаемые здесь накладки. Появляющиеся, таким образом, силы взаимодействия имеющие размерность напряжений, будут всецело восприниматься сварными швами. Эти силы производят растяжение и сдвиг сварных швов.

Пренебрегая поперечной силой Q2 в формулах (2.109), получим для сил в шве на единицу длины

Продольная сила N1 определяется по приближенной формуле

Тогда, с учетом общих формул для r (2.65), получим

Условия прочности на растяжение и сдвиг в точках с максимальными напряжениями имеют вид [36]

где – допускаемые напряжений материала сварного шва, которые принимаются в зависимости от вида сварки и вида деформации по табл. 2.13 от допускаемых напряжений на растяжение основного металла.

Таблица 2.13

Вид технологического процесса

Допускаемые напряжения

Раст.

Сжат.

Срез

Автоматическая сварка

0,65

Ручная сварка

0,9

0,6

При действии переменных циклических напряжений допускаемые напряжения дополнительно умножаются на коэффициент , который определяется по формуле [36]

где ra – характеристика асимметрии цикла; – эффективный коэффициент концентрации напряжений, определяемый опытным путем в зависимости от вида сварного соединения [36].

Для примера рассмотри расчет прочности швов, подкрепляющих кольцо из малоуглеродистой стали с размерами hк = 40 мм; а = 10 мм; R = 100 мм с плоским круглым днищем толщиной 10 мм при всестороннем растяжении нагрузкой 100 МПф. Цикл принимается симметричным rа = -1, сварка автоматическая, параметр принят равным двум, что соответствует угловому лобовому шву [36].

Для случая всестороннего растяжения определяется величина при нормировке В = 1

Действующее напряжение определяется по формуле

В табл. 2.14 даны результаты расчета некоторых вариантов конструкций сварных соединений и сопоставление расчетных напряжений с допускаемыми.

Таблица 2.14

Варианты констр.

Жесткость Х'

Расчетные напр. МПа

1. Исходный вариант

0,6

38,0

46,8

2. Уменьшение толщ. кольца в 2 раза

0,3

23,7

46,8

3. Увеличение толщ. пластины в 1,5 раза

0,4

29,7

46,8

4. Увеличение глубины проплавления

0,6

22,0

46,8