книги из ГПНТБ / Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения

=при x = a2, y = 0;

рис. 22, в. Там же нанесены замеренные значения прогибов. Сравне­ ние теоретических (•) и опытных (о) значений прогибов показы­ вает, что основная гипотеза для биметаллов дает удовлетворитель­ ные количественные результаты.

Деформации и напряжения двухслойной полосы с заделанными концами, подвергнутой сосредоточенному нагреву посередине длины,

после последующего остывания

Теоретическое решение. Обозначим через ах и а2 радиусы изотермических поверхностей Ткн и Ткл предельного состояния нагрева, на которых металлы плакирующего и'основного слоев теряют свою способность сопротивляться пластическим деформа­ циям. В этом состоянии внутренности этих поверхностей имеют соответственно активные пластические деформации сжатия в про­ дольном направлении:

ан Тк. н Т0); <*с(Тк.с-Т0).

Коэффициенты линейного расширения, как и раньше, будем считать постоянными. В этом предельном состоянии полоса прини­ мается свободной от напряжений, и последние возникают лишь в результате остывания до Т0 внутренностей указанных поверх­ ностей Тк н и ТКшС. Поэтому задачу в первом приближении можно сформулировать следующим образом: определить деформации и напряжения исходной полосы, возникающие в результате ее охла­ ждения от нуля тю закону:

где обозначено:

из сталей 4С + 1Х18Н9Т с заделанными концами были поставлены

Результаты замеров при помощи датчиков сопротивления при­ ведены в табл. 9.

Кроме того, пользуясь третьими из формул (7.18)—(7.19), можно построить линию прогибов полосы v (х, 0), которая для рассматриваемых полос приведена на рис. 23 (•). Там же нанесены замеренные значения прогибов ( о ) . Полученные результаты под­ тверждают факт, что основная гипотеза дает удовлетворительные количественные результаты и в случае биметалла.

Применимость основной гипотезы к определению сварочных де­ формаций и напряжений в биметаллах позволяет утверждать, что основная гипотеза с достаточным основанием может быть исполь-

W

о

о

в изделиях, сваренных из разнородных металлов [41, 65], имею­ щих различные теплофизические и физико-механические харак­ тер истики.

Основная гипотеза справедлива для любого материала, кото­ рый при местном сосредоточенном нагреве до достаточно высокой температуры способен перейти в этой зоне в чисто пластическое состояние. При этом, имея опытную кривую os (Т), можно откор­ ректировать значение температуры Тк этого материала при помощи простых опытов (рис. 21).

Деформации и напряжения в точках листа, подвергнутого сосредоточенному нагреву в центре, после последующего остывания

Теоретическое решение. Попытка решения задачи определения деформаций и напряжений в точках листа, возникающих в про­ цессе его нагрева в центре, как температурной задачи теории упру­ гости была сделана в работе [60]. Рассмотрим деформации и на­ пряжения, возникающие в точках большого листа после мощного сосредоточенного нагрева в центре и последующего остывания.

Если температура нагрева Т 5> Тк имела место внутри и на контуре круга радиусом г = а, то в соответствии с основной ги-

потезой можно принять, что к моменту выравнивания температуры внутри этого круга до Тк последний получит пластическую де­ формацию сжатия

обусловленную несвободностью его температурных деформаций нагрева. Другими словами, если этот круг в указанный момент (Т = Тк на г < а) вырезать из остального листа, то к моменту полного остывания его радиус уменьшится на величину, опреде­ ленную по (7.21). Но в силу стесненности деформации при после­ дующем остывании полученная этим кругом при подогреве пла­ стическая деформация к моменту полного остывания будет ком­ пенсирована как за счет деформации части листа, где г а, так и за счет деформации его части, где г ^ а. При этих условиях задача определения приближенных значений деформаций и на­ пряжений листа после его нагрева и остывания сведется к опре­ делению деформаций (напряжений) составного листа, получаю­ щегося в результате сшивания диска радиусом а х с листом с круго­ вым отверстием радиусом а. Условиями сшивания будут:

« г 2 ) (а) — радиальное перемещение точек контура отверстия листа. Рассмотрим эту задачу.

1. Деформации и напряжения диска. Последующие расчеты проведем применительно к стали типа СХЛ, используемой в со­ стоянии поставки (без термообработки) для наружной обшивки корпуса корабля. Как показано в п. 25, в зоне термического влия­ ния предел текучести as стали типа СХЛ после сварки в состоянии поставки приблизительно на 30—35% выше ее предела текучести вне зоны термического влияния. Поэтому можно принять, что материал диска г ^ аг не может перейти в пластическое состояние. Данное утверждение будет полностью оправдано ниже. Этот диск, получивший при нагреве пластическую деформацию (7.21), при последующем понижении его температуры от Т = Тк до началь­ ной будет подвергнут равномерному растяжению. В этом случае, как легко убедиться, радиальное перемещение точки контура опре­ делится формулой

и пластическая и упругая области. Предположим, что некоторое

вие пластичности Губера—Мизеса, которое в данном случае в силу полярно-симметричности задачи пишется в виде

( c o s p - / 3 s i n p ) | £ + 2 i E ± = 0 dr

или

С другой стороны, пренебрегая сжимаемостью материала, из ус­ ловия коаксиальности главных деформаций и приведенных на­ пряжений получим