На рис. 7.18 показано сварное соединение листов разных тол­щин (t1 и t2) лобовыми швами № 1 и № 2.

При дальнейших расчетах будем считать длину шва равной единице, т. е. вести расчет на погонные нагрузки. Чтобы не ус­ложнять вычислений, моментами будем пренебрегать.

л

Как известно, в упругой стадии нагружения в таком соедине­нии всегда больше нагружен сварной шов, расположенный со сто­роны более тонкого листа. Однако при расчете такого соединения по СНиПам расчетная нагрузка N предполагается распределенной равномерно между двумя швами. Расчетная нагрузка на один шов: Р = N/2. Действительную нагрузку, пренебрегая изгибами, найдем из условия одинаковой деформации верхней и нижней пластины на расстоянии между швами. Тогда средние напряжения составят:

а = г-Е = -—N—-;

(tl + t2)

погонное усилие в тонкой пластине, передаваемое швом № 2:

N1 = ст • t1 = N ■

tl +12

погонное усилие в толстой пластине, передаваемое швом № 1:

N2 =ст • t2 = N • -

t1 + t2

Если из этих усилий вычесть расчетные усилия, получим соб­ственные погонные усилия в первом и втором швах:

t1 - t2

Р1сб = N1 - P = N

2 ■ (t1 + t2 ) )

Р2сб = N2 - Р = N ■

2 ■ (t1 + t2)y

Из этих формул видно, что собственные усилия уравновеши­вают друг друга. При появлении в более нагруженном шве пласти­ческих деформаций собственные напряжения снимаются. Вели­чину упругой податливости этого соединения можно определить

из предположения, что при полном снятии собственных напряже­ний в каждой из пластин действует одинаковая нагрузка Р, и под ее действием пластины удлиняются неодинаково. Собственные напряжения полностью снимутся, когда в более нагруженном шве тонкая пластина проскользнет по толстой пластине на величину разности удлинений этих пластин под действием собственных на-

Оценим численно величину Al0 для сварного узла из двух пла­стин из стали С235 (Ry = 230 МПа) толщиной t1 = 10 мм и t2 = = 20 мм, соединенных двумя лобовыми швами при длине нахле­стки L = 200 мм.

Предполагаемая приложенная нагрузка равна прочности бо­лее тонкой пластины: N = Ry • t1. Модуль упругости: E = 2105 МПа. Тогда

N • L( 1 1 'ї 230 10 • 200

-1 --11 = 0,057 мм. 10 20/

Пластическое проскальзывание углового шва в обычных усло­виях на 6 сотых долей миллиметра безопасно для конструкции. Однако если шов сварен плохими (например, меловыми) электро­дами, может произойти разрушение.

На рис. 7.19 показано сварное соединение, аналогичное рис. 7.18, в котором тонкий лист изогнут в пределах нахлестки до прогиба f.

Здесь для того, чтобы натянуть тонкий лист, его нужно предвари­тельно распрямить. Необходимое для такого распрямления пере­мещение в наиболее слабом шве равно удлинению от выпрямле­ния пластины, изогнутой по уравнению у = y(x). В данном слу­чае это дуга окружности, и по С. П. Тимошенко удлинение составит:

L

М) * 2 • J (у')2 •dx:

где у' — производная от функции, по которой изогнута пластина; Р — угловая деформация швов № 1 и № 2.

В этом случае упругую податливость по формуле (7.27) нужно суммировать с результатом вычисления по формуле (7.28).