Анализ взаимодействия сварочных напряжений и напряжений от статической нагрузки ограничим случаем одномерного напря­женного состояния. Рассмотрим изменение деформаций и напря­жений в полосе с продольным стыковым швом вследствие прило­жения растягивающей нагрузки бън. Для состояния полосы до приложения нагрузки (состояние I) построим схематизированные эпюры сварочных напряжений (рис.10Л, б) и деформаций

(рисЛ0Л, в). Эпюры построены справа и снизу от идеализиро­ванной диаграммы растяжения-сжатия (рисЛ0Л, а), на которой точка Л характеризует остаточные сварочные деформации и напряжения в околошовной зоне (в пределах площади Fs ), а

точка В - деформации и напряжения на остальной части сече­ния полосы. Остаточные пластические деформации в околошов- ной зоне характеризуются отрезком Оа и равны -(es+!£-0

а их эпюра показана на рис„10Л»в косой штриховкой. Из ус­ловия равновесия

(Ю. I)

Здесь 6^ = б'є, - напряжения в зоне пластических деформаций

F3 (зона I); - напряжения вне зоны F3 (зона 2);m=F4/F~

При действии растягивающей нагрузки 0'7}н (состояние П) напряжения и деформации в зонах I и 2 характеризуются соот­ветственно точками ft1 и В1 (рис.10.1,а)„ Так как напряже­ния в зоне I уже имели предельную величину, вся нагруз­ка воспринимается зоной 2. Условия равновесия принимают вид

где -

Внешняя нагрузка вызывает одинаковые по всему сечению действительные деформации

.|=6ав, J______ m _ fi-m

Е тнип Ч-т * ’

которые в зоне 2 являются упругими, а в зоне I - пластиче­скими деформациями удлинения, Последние уменьшают пластиче­ские деформации укорочения (отрезок 0а> на рис.10.I, а).

После снятия нагрузки (состояние Ш) напряжения и дефор­мации в зонах I и 2 уменьшаются на 6^ и характеризуются соответственно точками ft" и Ъ" . Эпюры их опять самоурав - новешены. Поэтому условие равновесия принимает вид (10.I), однако теперь и, следовательно:

Соответственно изменяются при разгрузке действительные деформации

„ O-ftVn '

Ч j-m Ч *

Полученные выше результаты подытожены в табл.10.1, где приведены выражения для напряжений tf, и, полных и пластических деформаций для всех трех состояний полосы. Из­менение напряжений в зонах I и 2 при приложении и снятии нагрузки наглядно иллюстрирует диаграмма, изображенная на рис. ЮЛ, г. Прямая ВС, построенная по уравнению (10.2),ха­рактеризует изменение напряжений Е>г при увеличении Чн * прямая ftC указывает на постоянство 3^- . При умень-

шении внешней нагрузки снижение напряжений (Г, и 6а про­исходит по прямым А* А" и В1 В11 , параллельным пряной ОС. Из диаграммы видно, что при 6^ = 5^ напряжения по всему сече­нию полосы выравниваются и достигают предела текучести. Это означает, что при наличии сварочных напряжений несущая спо­собность полосы точно такая же, как и при их отсутствии: она исчерпывается, когда достигает предела текучести.

Изменение сварочных деформаций и напряжений при при­ложении и снятии статической нагрузки

Нагрузка ( (?ън = бь ) вызывает пластические деформации удли­нения в зоне шва, равнце e^+ltt, что составляет для

низколегированных сталей 0,1-0,1556 и примерно на порядок меньше пластических деформаций удлинения, возникающих в ре­зультате термического сварочного цикла (elT*^ ]%). Запас

же пластичности при линейном напряженном состоянии у низко­легированных сталей около 20%. Следовательно, как процесс сварки, так и последующее нагружение внешней нагрузкой при­водит к пренебрежимо малому уменьшению пластичности металла в районе шва. Поэтому сварочные напряжения практически же оказывают влияния на статическую прочность сварных соедине­ний, если металл сохраняет способность к пластическому де­формированию, т. е. находится в вязком состоянии. Расчет прочности сварных конструкций в данных условиях может вы­полняться без учета сварочных напряжений. Однако, как указы­валось в § 9.3, способность к пластическому деформированию металла существенно снижается при работе в условиях низкой

температуры и объемного напряженного состояния* вызываемого концентраторами напряжений. В этих условиях возникает опас­ность хрупкого разрушения л роль сварочных деформаций и на­пряжений может быть весьма значительной, методы расчета хрупкой прочности сварных соединений, которые в настоящее время находятся в стадии разработки, предусматривают уча® влияния сварочных напряжений»