Угловыми швами выполняются соединения внахлестку, и они могут быть как фланговыми, так и лобовыми.
Фланговые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого элемента параллельно действующему усилию, вызывают большую неравномерность распределения напряжений по ширине соединения. Неравномерно работают они и по длине, так как помимо непосредственной передачи усилия с элемента на элемент концы шва испытывают дополнительные усилия вследствие разной напряженности и неодинаковых деформаций соединяемых элементов в области шва (рис. 5.11, а).
Рис. 5.11. Фланговые швы
а- распределение напряжений у фланговых швов; б — разрушение шва
Неравномерность работы шва по длине заставляет ограничивать расчетную длину шва на величину не менее 4kш, или 40 мм и не более 85βkш (за исключением швов, в которых усилие возникает на всем протяжении шва, например поясные швы в балках).
Таким образом фланговый шов, сильно меняющий силовой поток, вызывает значительную неравномерность распределения напряжений в соединении. В соответствии с характером передачи усилий фланговые швы работают одновременно на срез и изгиб. Разрушение шва обычно начинается с конца и может происходить как по металлу шва, так и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва, особенно если наплавленный металл прочнее основного. Лобовые швы передают усилия равномерно по ширине элемента, но крайне неравномерно по толщине шва вследствие резкого искривления силового потока при переходе усилия с одного элемента на другой (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Работа лобового шва
а - траектории силовых линий;
б - концентрация напряжений.
Особенно велики напряжения в корне шва. Уменьшение концентрации напряжений в соединении может быть достигнуто плавным примыканием привариваемой детали, механической обработкой (сглаживанием) поверхности шва и конца накладки, увеличением пологости шва (например, шов с соотношением катетов 1 : 1,5), применением вогнутого шва и увеличением глубины проплавления (рис. 5.13).
Рис. 5.13. Мероприятия по уменьшению концентрации напряжений у швов
а — плавный подход листа; б — обработка и обрез конца листа; в — острожка накладок; г — обработка поверхности шва
Эти приемы уменьшения концентрации напряжений в соединении особенно желательно применять в конструкциях, работающих на переменные нагрузки и при низкой температуре. Разрушение лобовых швов от совместного действия осевых, изгибных и срезывающих напряжений, возникающих при работе соединения, происходит аналогично фланговым швам по двум сечениям. Ввиду сложности действительной работы угловых швов расчет их носит условный характер и хорошо подтвержден экспериментальными данными. Они рассчитываются независимо от ориентации шва по отношению к действующему усилию (фланговые и лобовые); усилие принимается равномерно распределенным вдоль шва и рассматривается возможность разрушения шва от условного среза по одному из двух сечений (рис. 5.14, а).
Рис. 5.14а — расчетная высота шва; 1 — по шву; 2 — по границе сплавления;
По металлу шва (сечение /, рис. 5.14, а)
По основному металлу по границе его сплавления с металлом шва (сечение 2, рис. 5.14, а)
где kш— катет шва; (kш и (kc — коэффициенты глубины проплавления шва, принимаемые в зависимости от вида сварки и положения шва для сталей с пределом текучести σт<580 МПа (lШ — расчетная длина шва, принимаемая меньше его фактической длины на 10 мм за счет непровара и кратера на концах шва; γушсв и γуссв — коэффициенты условий работы сварного соединения, равные 1 для соединений, работающих при отрицательной температуре более—40 С; Rушсв - расчетное сопротивление срезу металла шва; Rуссв - расчетное сопротивление срезу (условному) металла границы сплавления шва, принимаемое равным 0,45Rвн. При расчете следует предварительно определить какая из двух проверок— по металлу шва или по металлу границы сплавления — будет иметь решающее значение, для чего надо сравнить произведения βш Rушсв и βс Rуссв ; меньшее из них будет иметь решающее значение.
Часто удобнее определять необходимую длину швов, задаваясь их толщиной kш:
Где (βRусв)min – меньшее значение βш Rушсв или βс Rуссв. В соединениях (рис. 5.14,б и в) обычно толщину швов кш задают равной меньшей из толщин соединяемых элементов, а расчетная длина швов соединения равна сумме расчетных длин двух швов. Если /ш превышает допустимую расчетную длину шва в 85βkш, то приходится определять уже не длину, а толщину шва кш исходя из его возможной расчетной длины:
Рис. 5.14 б — фланговые швы; в— лобовые швы;
При действии силы на «фасонку», прикрепленную двумя угловыми швами к элементу (рис. 5.14,г), на швы будут действовать сдвигающая сила и изгибающий момент. Напряжения от силы сдвига и момента, действующие на одну площадку, но в перпендикулярных направлениях должны геометрически суммироваться.
По металлу шва
По металлу границы сплавления
Рис. 5.14 г — угловые швы, работающие на срез и изгиб.
При прикреплении угловыми швами несимметричных профилей, например уголков (рис. 5 15), желательно, чтобы линия действия усилии проходила через центр тяжести соединения, т. е. площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента.
Рис. 5 15 а — длины швов; б — равнополочные уголки; в, г — неравнополочиые уголки
Таким образом, при общей требуемой площади швов
Площадь большего шва на «обушке» уголка
Площадь меньшего шва на «пере» уголка
При равных толщинах швов по «перу» и «обушку» уголка соотношение площадей отвечает соотношению длин швов. Для равнополочных уголков (рис. 5.15,б)
для неравнополочных (рис. 5.15,6, г) —соответственно
.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему