C ÂU H ỎI ÔN TẬP, BÀI TẬP
3. Tính ứng suất và biến dạng do co dọc khi hàn giáp mối 1 Cơ sở tính toán
3.1.2. Trường hợp khi hàn giáp mối hai tấm thép có chiều rộng khác nhau
Vùng ứng suất tác dụng sẽ lệch về một phía so với trục trung tâm của tiết diện ngang của kết cấu. Nếu cho rằng các cạnh biên bị hạn chế thì biểu đồ lý thuyết của ứng suất dư dọc trục gây ra bởi nội lực tác dụng dọc trục (vì không có hiện tượng cong) có dạng như hình vẽ:
Hình 3.6: Ứng suất và biến dạng khi hàn giáp mối hai tấm thép có chiều rộng không bằng nhau (h1> h2).
52
P = T. b0. S = T. (bna + bnc). S ở đây bna≠ bnc
Nội lực phản kháng ở hai tấm hàn do ứng suất 2 gây ra cũng khác nhau: Pa = 2 . a . S ; Pc = 2 . c . S
Ta lại có: P = Pa + Pc
Theo điều kiện cân bằng nội lực thì:
T . b0 . S = 2 . (a + c) S Rút ra:
2 = T . (bna + bnc)
= T . b0
a + c h0 – b0
Điểm đặt của lực P là tâm vùng ứng suất tác dụng, nó sẽ tạo ra mô men uốn với các lực Pa và Pc: Ma = Pa a + b0 2 Mc = Pc c + b0 2
Hai mômen trên có dấu trái nhau. Khi tấm hàn để tự do không bị chặn thì có hiện tượng cong và mô men uốn do nội lực phản kháng và nội lực tác dụng sẽ là:
M = Ma - Mc = Pa a + b0 - Pc c + b0 2 2 Thay Pa = 2 . a . S ; và Pc = 2 . c . S vào ta có: M = 2 . S . h0 (a – c) 2 và thay 2 = T . b0 h0– b0
53 Ta được:
M = P . h0 . (a – c) 2 ( h0– b0) Từ công thức trên ta thấy:
- Khi c = 0 nghĩa là hàn vào mép tấm nên có mô men uốn cực đại.
- Khi c = a nghĩa là hàn giáp mối hai tấm thép có chiều rộng bằng nhau và khi đó mô men uốn bằng không.
Từ trị số mô men uốn trên ta xác định được ứng suất gây ra khi uốn.
u = M = 6 P h0 (a – c)
= 3 T . b0 ( a – c) W 2 (h0– b0) S . h2
0 h0 (h0– b0)
Do mô men uốn làm vật hàn bị cong theo chiều dọc. Theo lý thuyết sức bền thì độ võng tại một điểm bất kỳ nào đó có toạ độ x được xác định theo công thức:
F(x) = M . x ( l – x ) 2 E J
Trong đó: x –là hoành độ điểm ta xét. l –chiều dài của tấm mà ta xét. Như vậy độ võng cực đại khi x = 0,5l. Khi đó:
fmax = Ml
2
8 E J
Thay giá trị của M vào ta có: f(x) = P h0 l
2 (a – c)
= 3 T . b0 . l2 ( a – c) 8 E J . 2 (h0 – b0) 4.E.h2
0 (h0 – b0) Từ công thức trên ta thấy khi hàn vào mép tấm (khi c = 0) thì:
h0 – b0 = a Có độ võng cực đại là:
fmax = 3 T . b0 . l2
54
Còn khi hàn giáp mối hai tấm thép có chiều rộng bằng nhau ( c = a) thì độ vòng f = 0.
Hình 3.7: Biểu đồ ứng suất khi hàn giáp mối hai tấm thép có chiều rộng không bằng nhau