В книге излагаются методы проектирования сварных конструкций, которые в отличие от существующих позволяют учитывать технологические воздействия при расчетах прочности и устойчивости, а также оценивать точность сварных конструкций расчетными методами. Особое внимание обращается на средства регулирования напряженного состояния сварных конструкций, на их технологичность и на возможность использования при их изготовлении механизированных способов сварки и других производственных операций. Книга предназначена для инженерно-технических работников, связанных с проектированием и изготовлением сварных конструкций; она может быть также полезна студентам, преподавателям вузов и работникам НИИ, работающим в области сварки.

Предисловие

Глава I. Общие сведения
Особенности сварных конструкций
Принципы конструктивно-технологического проектирования сварных конструкций
Элементы сварных конструкций и типы сварных швов и соединений
Общие методы расчета сварных конструкций и соединений

Глава II. Работа материалов в сварных конструкциях
Основной материал сварных конструкций и его свойства
Влияние конструктивных форм на работу основного металла
Влияние напряженного состояния на работу металла и конструкции
Влияние, оказываемое процессом сварки на основной металл
Технологическая прочность металлов
Свариваемость металла
Свойства металла сварных швов
Расчетное определение механических характеристик металла шва

Глава ІII. Технологичность сварных конструкций
Общие требования к технологичности сварной конструкции
Выбор метода сварки и типа сварных соединений
Требования к подготовке изделия под сварку
Приспособления и вспомогательное оборудование
Технологичность конструкций и их последующая обработка

Глава IV. Точность сварных конструкций
Причины, вызывающие отклонения действительных форм и размеров сварных конструкций от проектных
Расчетное определение общих сварочных деформаций
Расчетное определение местных сварочных деформаций
Расчеты точности свариваемых деталей и средства ее повышения
Влияние вторичных деформаций на точность сварных конструкций

Глава V. Работоспособность сварных соединений и конструкций. Расчетное определение остаточных напряжений
Оценка работоспособности сварных соединений и конструкций
Расчетное определение величины остаточных сварочных напряжений
Расчетное определение величины реактивных напряжений
Расчетное определение структурных и других напряжений, возникающих при сварке

Глава VI. Прочность сварных соединений и конструкций при статических и ударных нагрузках
Принципы расчета сварных швов и соединений
Расчет сварных соединений при действии продольной силы
Расчет сварных соединений при изгибе
Расчет комбинированных соединений
Влияние механической неоднородности металла сварных соединений на их статическую прочность
Статическая прочность сварных соединений алюминиевых и титановых сплавов
Особенности сварных соединений, выполняемых сваркой давлением
Прочность сварных соединений при ударной нагрузке

Глава VII. Прочность сварных конструкций при низких температурах
Оценка прочности сварных конструкций, работающих при низких температурах
Влияние сварочных напряжений на сопротивляемость сварных конструкций хрупким разрушениям
Средства повышения работоспособности сварных конструкций при низких температурах

Глава VIII, Выносливость сварных соединений и конструкций
Расчет сварных соединений на выносливость
Влияние остаточных напряжений и изменений свойств основного металла на выносливость сварных соединений
Влияние концентрации напряжений на выносливость сварных соединений
Влияние термической обработки на выносливость сварных конструкций
Методы повышения выносливости сварных соединений и конструкций

Глава IX. Местная и общая устойчивость сварных конструкций
Расчет местной устойчивости тонких пластин
Методы повышения местной устойчивости
Общая устойчивость сжатых сварных стержней

Глава X. Сварные конструкции со сплошной стенкой
Принципы проектирования сварных конструкций со сплошной стенкой
Устойчивость стенок сварных балок
Устойчивость поясов сварных балок
Подбор сечений сварных балок
Конструктивное оформление сварных балок
Сварные конструкции балок из разнородных материалов
Сварные колонны со сплошной стенкой
Сопряжения балок между собой и с колоннами

Глава XI. Сварные решетчатые конструкции
Разновидности решетчатых конструкций
Соединительные решетки
Элементы и узлы решетчатых балок (ферм)
Решетчатые конструкции из труб
Элементы без раскосных ферм

Глава ХII. Сварные листовые конструкций
Особенности сварных листовых конструкций
Цилиндрические и сферические оболочки
Сварные резервуары
Толстостенные листовые конструкции
Пастилы, плиты и обшивки

Глава XIII. Сварные машиностроительные конструкции
Особенности сварных машиностроительных конструкций
Комбинированные сварные конструкции
Термическая обработка сварных конструкций

Глава XIV. Перспективы развития сварных конструкций
Некоторые выводы из анализа работы сварных конструкций
Направления дальнейшего развития сварных конструкций

Предисловие

Задача создания наиболее экономичных сварных конструкций с максимальным использованием в них всех свойств металла и всех возможностей сварочной техники требует пересмотра принципов проектирования самих конструкций и технологических процессов их изготовления. Необходимо комплексное конструктивно-технологическое проектирование, при котором вопросы прочности решаются одновременно с вопросами трудоемкости, а для повышения работоспособности сварной конструкции используются как конструктивные, так и технологические средства.

Применяемые в настоящее время расчеты прочности и устойчивости, как правило, не учитывают ни изменении свойств основного металла, ни вызываемых сваркой деформаций и напряжении. Прочность сварных соединений оценивается обычно по прочности наиболее слабой зоны, которую определяют на основании сравнения результатов испытания образцов, вырезанных из различных зон сварного соединения. При этом совместная работа смежных зон с различными свойствами и механическими характеристиками никак не учитывается. Напряженное состояние определяется преимущественно только от внешних сил, во многих случаях без учета его неравномерности и не считаясь с начальным напряженным состоянием, возникающим при изготовлении конструкции.

Выдвижение новых требований к материалу часто не сопровождается пересмотром старых требований, введенных иногда без достаточных оснований и главным образом потому, что материал мог им удовлетворять при малом разнообразии предъявляемых к нему требований. В то же время условия работы современных конструкций усложняются и от материала для них требуются новые свойства. Это приводит к тому, что некоторые новые качественные материалы бракуются из-за низких показателей по тем свойствам, которые не определяют прочности и не оцениваются те их свойства, которые особенно важны для обеспечения работоспособности конструкции.

Все отмеченное требует коренного пересмотра требований к материалу сварных конструкций, к их проектированию, к методам расчетов прочности и устойчивости, к технологии изготовления, к точности сварных конструкций, В основу оценки работоспособности и материала и конструкций в целом должен быть положен характер напряженного состояния, создаваемого в процессе изготовления и в процессе эксплуатации. При проектировании должны быть использованы все возможности регулирования напряженного состояния.

Б настоящей книге, на основе современных представлений о поведении материала в конструкции, сделана попытка изложения принципов конструктивно-технологического проектирования сварных сооружений и изделий. При этом основное внимание уделено расчетным методам определения прочности, выносливости, устойчивости и точности сварных конструкций.

Очевидно, что в настоящей книге (к тому же ограниченной объемом) трудно было изложить новый подход к проектированию сварных конструкций с исчерпывающей полнотой. Однако хотелось бы надеяться, что приведенные материалы, послужат основанием для дальнейшего развития и совершенствования изложенных методов проектирования сварных конструкций и будут способствовать повышению качества и экономичности сварных конструкций, массовое внедрение которых в промышленности, строительстве и на транспорте предусмотрено соответствующими решениями партии и правительства.

Поскольку в официальных правилах и нормах проектирования металлических конструкций (в том числе в выпущенных в 1962 г.) еще не используется новая международная система единиц (СИ), в книге оставлена старая система единиц.

Так как предлагаемая книга является первым опытом систематического изложения принципов конструктивно-технологического проектирования сварных конструкций, то автор будет весьма признателен за все замечания и пожелания, которые будут сделаны по существу затронутых в книге вопросов.