Распределение напряжений в комбинированных соединениях с лобовыми и фланговыми швами

Распределение напряжений в соединениях с накладками неравномерно. В тех соединениях, где стыковые швы перекрыты односторонними накладками, образуется эксцентриситет и появляется изгибающий момент. В таких соединениях напряжения не только не уменьшаются по сравнению со стыковыми швами без накладок, но даже заметно возрастают. В соединениях, не имеющих стыковых швов, накладки также вызывают значительную концентрацию напряжений.

На Рис. 5.9 показаны результаты экспериментального изучения распределения напряжений в различных попереченых сечениях (А—А, Б—Б, В—В) соединений с односторонними накладками, когда накладки приварены к сое диняемым полосам только фланговыми швами. В точках, близко расположенных к фланговым швам, образуется концентрация напряжений; точки, удаленные от швов и лежащие возле оси элемента, напряжены весьма слабо.

Рис. 5.9 Распределение напряжений в соединениях с накладками без стыковых швов: а — распределение между фланговыми швами; б — выравнивание распределения σ в соединениях с лобовыми и фланговыми швами

Вдали от накладок эпюра напряжений в поперечном сечении выравнивается и элемент работает более равномерно.

Неравномерность распределения напряжений по поперечному сечению накладок значительно уменьшается при добавлении к фланговым швам лобовых. На Рис. 5.9, б показано распределение напряжений в таком соединении в сечениях Г—Г, Д-Д, Е—Е.

Распределение усилий в соединениях, полученных контактной сваркой

В точечных соединениях возникает концентрация напряжений, обусловленная рядом факторов.

1. В результате сгущения силовых линий основной металл испытывает концентрацию напряжений в надточечной зоне (Рис. 5.10, а). Интенсивность сгущения определяет концентрацию. Она растет с ростом отношения t/d (t — расстояние между точками в направлении, перпендикулярном действию силы; d — диаметр точки). Коэффициент концентрации напряжений в этом соединении может вычисляться по приближенной формуле

.

На Рис. 5.10,б показана эпюра распределения а в продольном сечении соединения. Максимального значения напряжение достигает в сечении 0—0.

Усилия в отдельных точках соединения, расположенных в продольном ряду, при их работе в упругой области не одинаковы.

Рис. 5.10 Распределение напряжений в точечных соединениях: а — общий вид; б — распределение σ в продольном сечении

Распределение усилий между точками в продольном ряду дано в Табл. 5.1.

Крайние точки оказываются нагруженными значительно сильнее, чем средние. С увеличением числа точек в продольном ряду такая диспропорция возрастает. Подобное явление имеет место при работе в пределах упругости. За пределами текучести наступает значительное выравнивание усилий.

Сварная точка испытывает локальные напряжения в пределах упругих деформаций во много раз больше расчетных. Этим и объясняется низкая прочность точек при работе под переменными нагрузками.

 

 

Табл. 5. 1 Распределение усилий между точками в продольном ряду

Номера точек	Число точек в продольном ряду
	0,444Р	0,436Р	0,435Р
	0,112Р	0,064Р	0.058Р
	0,444Р	0,064Р	0,014Р
	—	0,436Р	0,058P
	—	—	0,435Р

При статических нагрузках за пределом упругих деформаций концентрация напряжений в значительной степени смягчается и значения разрушающих усилий, найденные опытным путем, незначительно отличаются от расчетных.

В соединениях, выполненных шовной контактной сваркой, неравномерность распределения вызвана рядом причин.

Рис. 5.11 Появление концентрации напряжений в соединениях с шовными швами: а — неравномерное распределение по толщине; 6 — изгиб соединении

1. Распределение напряжений σ в зоне шва по длине детали при растяжении происходит неравномерно. Коэффициент концентрации напряжений при растяжении деталей, как правило, не велик и лишь незначительно превышает единицу.

2. При растяжении соединения происходит изгиб детали (Рис. 5.11, а, б), который обычно не учитывают при расчете.

Следует помнить, что за пределом текучести происходит некоторое выравнивание напряжений и коэффициент концентрации при этом снижается.