Pull down to refresh...

Main menu

Main menu

5.9. Приближённый расчёт перемещений в сферическом днище при вварке фланца

При вварке в маложёсткие оболочечные конструкции фланцев, штуцеров, патрубков и других сопрягаемых элементов большей жёсткости появляются остаточные перемещения в области сопржени. Как правило, такие отклонения от проектных размеров не укладываются в допуски и требуют последующей правки.

В последнее время с успехом применяются новые технологические приёмы предупреждения остаточных сварочных перемещений путём создани предварительного упругого или пластического выгиба в специальных нагрузочных устройствах (кондукторах). Эти устройства проектируются и изготовляются как составная часть непрерывного роботизированного технологического процесса по изготовлению оболочек. Расчётными параметрами устройств являются: толщины свариваемых элементов, режим сварки, материал, величина силового воздействия, максимально возможные перемещения оболочки при сварке.

Условия общей задачи по определению остаточных напряжений и перемещений сварных соединений в пластинах и оболочках приведены в работе [48] и заключаются в принятии гипотезы об одновременности заварки шва по длине (окружности) сопряжения и учёте степени реализации поперечной n и продольной (окружной) усадок шва. Приближённый метод расчёта задачи сводится к мысленному разрезанию сварной конструкции на три части: собственно фланец, зону пластинки от разогрева и упругую зону оболочки с последующим “сшиванием” этих зон с учётом указанных выше допущений. При больших диаметрах швов задача решается в упругой постановке.

Величина поперечной усадки шва зависит от толщины металла и режимов сварки. Она может быть определена экспериментально или приближённо по формуле [48]

где – удельная погонная энергия; * – коэффициент линейного расширения; – объёмная теплоёмкость; к – коэффициент, зависящий от материала и принимающий значения 1,3-1,4 для алюминиевых сплавов и 1,6-1,8 для сталей.

Продольная деформация круговых швов для алюминиевых сплавов может быть принята = , где – относительная деормация, соответствующая пределу текучести .

Ширина зоны пластичности может быть приближённо определена по формуле

где

Пластическая деформация средней зоны из-за продольной усадки шва будет перекрывать фланец на n в сечении с угловой координатой 0

.

В то же время из-за поперечной усадки шва произойдёт появление “зазора” в сечении с угловой координатой 1, граничащей с упругой зоной.

Граничные условия задачи примут вид

             (5.65)

где В и А – пластическая и упругая части.

Здесь через х и Qх обозначено

х = ucos +Wsina;

Qх = Nacos +Qasin.

На рис. 5.11 схематично даны результаты расчёта относительных вертикальных перемещений в днище в долях значений радиуса выреза b0 с размерами ϰ = 4,06; b0 = 1; R0 = 20;  n = 0,01.

Рис. 5.11. Характер перемещений