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

мендуется два простых способа уточнения (п. 31). Первый из них является более общим, а второй применим лишь в тех случаях, когда сварка вызывает изменения механических свойств основ­ ного металла зоны шва.

Таким образом, размеры зон активных пластических дефор­ маций нагрева не назначаются автором (см. работу [18], стр. 225), а определяются основной гипотезой и приближенными методами учета пластических деформаций нагрева зон, где в предельном состоянии нагрева Т <• Тк. Основная гипотеза предусматривает определения изотермической поверхности Тк предельного состоя­ ния нагрева при сварке изделия из данного металла при заданном режиме сварки. Эта поверхность и ее огибающая могут быть най­ дены теоретически или экспериментально. Наиболее общий спо­ соб уточнения (первый способ) требует нахождения изотермиче­ ской поверхности Ту и ее огибающей, которые могут быть найдены теоретически или экспериментально. Если эти огибающие поверх­ ности Тк и Ту найдены, то для определения остаточных сварочных деформаций (напряжений) можно использовать первый метод или второй, которые сводят эту задачу к обычной задаче исследования упруго-пластических деформаций.

Рассмотрим теперь применение этой теории к решению кон­ кретных задач. При этом мы будем пользоваться как первым ме­ тодом, так и вторым методом при первом или втором способах уточнения в зависимости от того, какой из этих двух методов бы­ стрее приводит к цели, но во всех случаях с обязательным учетом истинного или усредненного упрочнения металла зоны шва.

11 Г. Б. Талыпов

Глава 8

Н Е К О Т О Р Ы Е П Р О С Т Е Й Ш И Е З А Д А Ч И О С В А Р О Ч Н Ы Х Д Е Ф О Р М А Ц И Я Х И Н А П Р Я Ж Е Н И Я Х

32. ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ СВОБОДНОЙ ПОЛОСЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ НАЛОЖЕНИЯ ВАЛИКА НА ОДНУ ИЗ ЕЕ ПРОДОЛЬНЫХ КРОМОК

Теоретическое решение

Упругое состояние полосы. Возьмем тонкую свободную по­ лоску толщиной h, шириной 2Ь. Начало координат поместим в центре тяжести среднего по длине поперечного сечения полосы (рис. 27, а). Найдем деформации и напряжения этой полосы, воз­ никающие в результате наплавки валика на ее продольную кромку.

термы Ту по этой нормали. К решению этой задачи применим пер­ вый метод (п. 29) и используем первый способ уточнения (п. 31). В предельном состоянии нагрева, если не учитывать влияние не­ одновременности остывания, распределение пластических дефор­ маций нагрева по ширине полосы согласно основной гипотезе и

В соответствии с первым методом (п. 29) закон распределения тем

интегрирование которых, если отбросить не влияющие на отно­

у(3) р(2) .

Отсюда ясно, что поперечные сечения полосы остаются плоскими,

•ф — модуль пластичности.

Обозначим через as средний предел текучести металла этой зоны и примем, что при рассматриваемых нами малых деформа­ циях он следует схеме идеальной текучести. Тогда в нашем случае условием пластичности будет

(8.13)

Уравнение совместности деформаций

-JUL.— о

дх* и

лам (8.16) можно найти значения постоянных Сг и С2 .

Смещения и и v в упругой зоне, имея в виду (8.11), можно найти интегрированием уравнений Коши. Отбрасывая члены, не влияю­ щие на относительные деформации, получим:

и(у) = ~ (6С1у+2С2)х;

в точке у =•- — 2 — впервые достигает значения предела теку­ чести 0 S , т. е. Тк найдется из условия

При этом напряжения в пластической зоне будут равны a's, а в уп­ ругой зоне деформации и напряжения определятся формулами (8.19), где вместо аТк необходимо подставить af'K. Смещения

и*1) при том же значении аТк основного параметра будут опре­ делять общее деформированное состояние полосы.

Таким образом, мы видим, что эта классическая задача теории сварочных деформаций и напряжений может быть решена при­ ближенно до конца аналитически. При этом полученные здесь выражения для деформаций, смещений и напряжений могут быть использованы для любой заданной свободной полосы с любым за­ данным режимом сварки, характеризуемым параметрами є2 , ех .

Опытная проверка

Опытная проверка изложенных выше результатов проводилась на образцах-полосках 11, 12, 13, 14, первый из которых имел размеры 600 X 50 X 7 мм, второй и третий — 1170 X 100 X X 7. мм, а четвертый — 1170 X 170 X 7 мм. Они были изготов­ лены из стали типа СХЛ. На одну из продольных кромок каждого из них наплавлялся валик при постоянном режиме сварки. Схема установки термопар приведена на рис. 27, а. Во всех случаях замеры температуры производились путем одновременных отсче­ тов по семи гальванометрам. Температурная кривая предельного состояния нагрева для образца 11 приведена на рис. 27, б. Замеры деформаций во всех случаях производились методом, изложенным

вп. 28. Датчики к образцам приклеивались после наплавки валика

ипоследующего остывания с двух сторон листа и были соответ­ ственно обозначены: /—5; /'—5'. Схема приклейки датчиков к об­ разцу 11 приведена на рис. 27, а. После приклейки и сушки по­ казания датчиков контролировались до тех пор, пока они не станут стационарными. Датчики 3, 5, V, 2', 5' не дали показания после вырезки из-за повреждения при вырезке. Показания всех осталь­ ных датчиков образца 11 как до, так и после вырезки, приведены ниже в табл. 12, где Р — реахорда, Д — диапазон. Там же даны значения продольных относительных деформаций этой полосы, которые нанесены на рис. 27, в значками Д , X . Для этого образца

зона нагрева до Т > Тк при Тк = 600° С без учета толщины на­ плавленного металла имеет ширину ^0,59 см. Средняя толщина наплавленного металла оказалась равной 1 мм. Таким образом,