26. Расчет на прочность сварного нахлесточного соединения

(Полагаем, что вид сварки выбран правильно, а качество выполнения шва удовлетворяет техническим нормам).

Стыковое соединение во многих случаях является наиболее про­стым и надежным. Его следует применять везде, где допускает кон­струкция изделия. В зависимости от толщины соединяемых элемен­тов соединение выполняют с обработкой или без обработки кромок, с подваркой и без подварки с другой стороны (рисунок).

Сваривать встык можно не только листы или полосы, но также трубы, уголки, швеллеры и другие фасонные профили. Во всех слу­чаях составная деталь покупается близкой к целой.

С тыковые соединения могут разрушаться по шву, месту сплавле­ния металла шва с металлом детали, сечению самой детали в зоне термического влияния. Зоной термического влияния называют при­легающий к шву участок детали, в котором в результате нагревания при сварке изменяются механические свойства металла. Понижение меха­нических свойств в зоне термическо­го влияния особенно значительно при сварке термически обработанных, а также наклепанных сталей. Для таких соединений рекомендуют тер­мообработку и наклеп после сварки. - Практикой установлено, что при ка­чественном выполнении сварки разру­шение соединения стальных дета­лей происходит преимущественно в зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности стыкового соеди­нения принято выполнять по разме­рам сечения детали в этой зоне. Воз­можное снижение прочности деталей, связанное со сваркой, учитывают при назначении допускаемых напряже­ний. Например, при расчете полосы, сваренной встык (см.рис):

на растяжение

где bи δ — ширина и толщина полосы; [σ']— допускаемое напряже­ние для сварных соединений. Отношение [σ']к допус­каемому напряжению на растяжение для основного металла детали [σ]_р является коэффициентом прочности сварного соединения:

В зависимости от формы поперечного сечения различают угловые швы: нормальные 1, вогнутые 2, выпуклые 3.. На практике наиболее распространены нормальные швы. Выпуклый шов образует 1 резкое изменение сечения деталей в месте соединения, что является причиной повышенной концентрации напряжений. Вогнутый шов снижает концентрацию напряжений и рекомендуется при действии переменных нагрузок. Вогнутость шва достигается обычно механической обработкой, которая значительно увеличивает стоимость соединения. Поэтому такой шов применяют только в особых случаях, когда оправдываются дополнительные расходы.

Основные геометрические характеристики углового шва — катет kи высота h.

В зависимости от расположения различают швы лобовые, фланго­вые и косые.

Если одна из соединяемых деталей ассиметрична, то расчет прочности производят с учетом нагрузки, воспринимаемой каждым швом. Соблюдая условие равнопрочности, швы выполняют с различной длиной так, чтобы l₁/l₂=e₂/e₁

При этом напряжения в обоих швах τ= F/[0,7k(l₁+l₂)]<=[τ’].Если соединение нагружено моментом. То напряжения от момента распределяются по длине шва неравномерно, а их векторы направлены различно. Неравномерность распределения напряжений тем больше, чем больше l/b. В общем случае максимальные напряжения:

τ=T/W_p, W_p– полярный момент сопротивления сечения швов в плоскости разрушения