Получение расчетных методик по определению общих сварочных деформаций балочных конструкций и рекомендаций по оценке уровня и распределения остаточных сварочных напряжений в них имеет боль­шое значение в инженерной практике изготовления сварных конструк­ций.

Под продольными швами в балках следует понимать швы, па­раллельные оси балки, а под поперечными - швы, расположенные в плоскостях, перпендикулярных к оси балки.

17.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩИХ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ОТ РЯДА ПРОДОЛЬНЫХ ШВОВ

Если балочная конструкция длиной I имеет п продольных швов, выполнение которых производится при неизменных геометрических характеристиках сечения балки по длине (например, балка предвари­тельно собрана на жестких прихватках), то ее общие деформации опре­деляются суммой деформаций, возникающих от каждого шва в отдель­ности. Используем общие формулы (15.26), заменив в них ДЕна ДЕ:

Д1() = Д10] +А10 +... + Д1^

где ДЕ - объем продольного укорочения на всю длину /'-го продольного шва, длина шва обычно равна длине балки Ц г и у - координаты центра тяжести объема продольного укорочения і-го шва; F, /}, ]у - площадь и моменты инерции сечения балочной конструкции.

При приближенных расчетах можно пренебречь влиянием на­чального напряженного состояния, вызываемого наложением предше­ствующих швов. Однако при более точных расчетах это влияние может быть учтено (см. подразд. 16.2).

Следует обратить внимание на наличие близкорасположенных про­дольных швов. Если шов накладывают вблизи от ранее выполненного шва так, что образуемая им пластическая зона частично перекрывает пластическую зону, возникаемую от предыдущего шва, то объем про­дольного укорочения от последующего шва увеличивает объем про­дольного укорочения от предыдущего шва лишь настолько, насколь­ко он увеличивает зону пластических деформаций (рис. 17.1, а). Это обусловлено тем, что в зоне перекрытия пластических зон при повтор­ном нагреве от последующего шва процесс образования продольных сварочных деформаций и напряжений качественно и количественно аналогичен процессу от предыдущего нагрева, так как оба процесса сопровождаются развитием упругих и пластических деформаций раз­ных знаков. В этом случае удобно выразить объем продольного уко­рочения сварного соединения Л К, ,, включающего оба шва, через объем продольного укорочения предыдущего шва ДЕ., назовем его первым:

а) в)

а дна близкорасположенных продольных шна; 6 двусторонний стыковой шов;
в - двусторонний шов таврового соединения

AVr =AV К, (17.2)

'11 'і "

где Кп - коэффициент перекрытия пластических зон. Как видно из рис. 17.1, а, он может быть определен по формуле

I F. +((1 - І). + /ъ, ).v

к»=1Г = _------------- г......... "" • (17.3)

где F - площадь пластической зоны сварного соединения, включаю­щего о'ба шва; F - площадь пластической зоны от первого шва; d - рас­стояние между осями швов; Ь<2- полуширина пластических зон, со­ответственно от первого и второго швов (расчетное определение F и b рассматривается в следующем подразделе).

Полученной формулой следует пользоваться только при условии

d<b^b, r

В реальных сварных конструкциях встречаются следующие вари­анты близкорасположенных продольных швов:

• многопроходные швы, например двусторонняя сварка листов автоматными швами (рис. 17.1, б), обычно погонная энергия свар­ки второго шва больше, чем первого: qu > qч, в этом случае (d = =0):

АС =AV ; (17.4)

' 1.2 '2

• двусторонние угловые швы, например сварка тавровых балок, приварка набора к полотнищу (рис. 17.1, в). В этих случаях обыч­но угловые швы выполняют на одинаковых погонных энергиях сварки: qn = qu; (d = х + k):

где k - катет шва; s., s - толщины стенки и полки тавра.

При сварке тавровых соединений малых и средних толщин Ки = = 1,15....1,25, поэтому в практических расчетах обычно берут значение Кл = 1,2:

AV = 1,2АV. (17.6)

'1.2 '

Следует заметить: наличие близкорасположенных швов предполагает, что швы выполняются последовательно и каждый последующий шов накладывается после полного охлаждения предыдущего.