焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算

1、焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www.bzfxw.com,本題重點(diǎn)：1.焊接接頭的應(yīng)力集中 2.焊接接頭的應(yīng)力分布 3.焊縫靜載強(qiáng)度計(jì)算 本題難點(diǎn)：1.焊接接頭的應(yīng)力分布 2.焊縫靜載強(qiáng)度計(jì)算,1.焊接接頭的應(yīng)力集中,1 應(yīng)力集中的概念1.1定義 由于焊接的形狀和焊縫布置的特點(diǎn)，焊接接頭工作應(yīng)力的分布是不均勻的，其最

2、大 應(yīng)力 比平均應(yīng)力值 高，這種情況稱應(yīng)力集中。1.2 表達(dá)式：,,,,焊接接頭中存在應(yīng)力集中的影響因素,① 焊接工藝缺陷、冶金缺陷、夾渣、氣孔、咬邊、未焊透均會(huì)引起應(yīng)力集中、其中咬邊、未焊透較為嚴(yán)重。② 不合理的焊縫外形。不同焊縫形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中。③ 接頭型式：不同接頭型式引起應(yīng)力集中不同。④ 制造過程中的缺陷。⑤ 焊接殘余應(yīng)力。,2.電弧焊焊接接頭的應(yīng)力分布,1 對(duì)接接頭的應(yīng)力分布

3、① 對(duì)接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應(yīng)力分布，在焊縫與母材的過渡處引起應(yīng)力集中，最大應(yīng)力集中部位在焊趾。② 應(yīng)力集中系數(shù)：,,對(duì)接接頭的應(yīng)力分布2,① 對(duì)接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應(yīng)力分布，在焊縫與母材的過渡處引起應(yīng)力集中，最大應(yīng)力集中部位在焊趾。② 應(yīng)力集中系數(shù)：,丁字接頭（十字接頭）的應(yīng)力分布,十字接頭有熔透和未熔透兩種① 未熔透的十字接頭，在焊趾和焊根處有較大的應(yīng)力集中系數(shù)，其中以

4、焊根處為最大。② 熔透的十字接頭有較小的應(yīng)力集中系數(shù)。,搭接接頭的應(yīng)力分布,正面角焊縫:把與力作用方向垂直的焊縫① 焊縫根部A點(diǎn)、焊趾B點(diǎn)應(yīng)力集中嚴(yán)重② 焊趾B點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)隨角焊縫的斜邊的夾角 而變③ 減小 、增大熔深焊透根部和增大底邊焊腳長度，可使 減小,,,,側(cè)面搭接角焊縫,斜向搭接角焊縫,點(diǎn)焊接頭的應(yīng)力分布,單排點(diǎn)焊接頭的應(yīng)力分布（如圖）多排點(diǎn)焊以兩端焊點(diǎn)受力最大（如圖）,3 焊縫的靜載強(qiáng)度計(jì)算,焊縫接頭

5、強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)① 殘余應(yīng)力對(duì)接頭強(qiáng)度無影響② 應(yīng)力集中對(duì)接頭強(qiáng)度無影響③ 接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計(jì)④ 不計(jì)正面與側(cè)面焊縫、焊縫的加強(qiáng)與減弱和不同焊接規(guī)范引起的焊縫性能差異，而用統(tǒng)一的計(jì)算截面和許用應(yīng)力,焊縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè),⑤ 角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的。角焊縫的計(jì)算斷面在角焊縫截面的最小高度上，取內(nèi)接三角形高度 為計(jì)算高度，（如圖）。 直角等要角焊縫的計(jì)算高度： ⑥ 盡管加強(qiáng)和小量的熔深對(duì)

6、于接頭強(qiáng)度沒有影響，但埋弧自動(dòng)焊和 保護(hù)焊的熔深較大應(yīng)予以考慮，其角焊縫計(jì)算斷面厚度 （如圖）,,,,,,,電弧焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算,1.對(duì)接焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式如下：受拉時(shí)：受壓時(shí)：受剪時(shí)：,,,,電弧焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算,而內(nèi)彎：垂直彎：∴ 綜合作用：[注]：對(duì)于未焊透的對(duì)接接頭，上述各式中應(yīng)將 中減去未焊透深度，l取實(shí)際焊縫長度， 、 、 分別是焊縫許用拉、壓、切應(yīng)力。,,,,

7、,,,,搭接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算,1.受拉、壓的塔接接頭① 單面焊、正面或側(cè)面塔接焊縫的強(qiáng)度公式：② 單面焊的正面、側(cè)面聯(lián)合塔接焊縫的強(qiáng)度公式：,,,受彎矩的搭接接頭計(jì)算,2.受彎矩的搭接接頭計(jì)算方法有三種：① 分段計(jì)算法： ② 軸慣性矩計(jì)算法最大切應(yīng)力：,,,受彎矩的搭接接頭計(jì)算,③ 極慣性計(jì)算法 最大切應(yīng)力： -極慣性矩， （又等于相互垂直的兩個(gè)軸的計(jì)算慣性矩之和）,,

8、,,受偏心載荷的搭接接頭計(jì)算,① 采用分段法或軸慣性矩法計(jì)算 ，則按下式求合成應(yīng)力：② 若采用極慣性矩法計(jì)算 ，將 分解成水平的（ ， ）和垂直的（ ， ）兩個(gè)力，再合成：[注]： 的計(jì)算是按全部焊縫計(jì)算，還是只考慮水平焊縫或只考慮垂直焊縫，要按具體情況而定。（如圖）可按全部焊縫承受的剪力 ， 均勻分布于全部焊縫中，其方向同P一致,,,,,,,,,

9、,,,,載荷平行于焊縫丁字接頭強(qiáng)度計(jì)算,① 由于產(chǎn)生最大應(yīng)力的危險(xiǎn)點(diǎn)在焊縫的最上端，同時(shí)受有兩個(gè)切應(yīng)力的作用，一個(gè)是由 引起的 ，另一個(gè)由Q=P引起的， 和 相互垂直，所以該點(diǎn)的合成應(yīng)力為：② 若開坡口并焊透，其強(qiáng)度按對(duì)接接頭計(jì)算，焊縫金屬截面等于母材截面（F= · h）,若不開坡口時(shí)，按下式計(jì)算：,,,,,,,,,彎矩垂直于板面的丁字頭計(jì)算,①

10、 如開坡口并焊接，其強(qiáng)度按對(duì)接接頭計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算公式為： ② 當(dāng)接頭不開坡口，用角焊縫連接，強(qiáng)度計(jì)算公式為： （其中W= ）,,,,復(fù)雜截面構(gòu)件接頭的計(jì)算,◆ 計(jì)算復(fù)雜截面構(gòu)件接頭還要考慮以下幾個(gè)問題： ① 計(jì)算時(shí)要先分析受載情況： 各載荷引起的應(yīng)力，確定各應(yīng)力的方向、性質(zhì)和位置。 確定危險(xiǎn)點(diǎn)，最高合成應(yīng)力，（若危險(xiǎn)點(diǎn)難以確定時(shí)，應(yīng)選幾個(gè)高應(yīng)力

11、點(diǎn)計(jì)算合成應(yīng)力，其中合成應(yīng)力最高處為危險(xiǎn)點(diǎn)） ② 計(jì)算合成應(yīng)力時(shí)，最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力雖不在同一點(diǎn)上，但常以最大正應(yīng)力和平均切應(yīng)力計(jì)算其合成應(yīng)力，偏于安全。 ③ 粗略計(jì)算時(shí)，有時(shí)把正應(yīng)力作為切應(yīng)力考慮，也是偏于安全的簡化計(jì)算方法。,受彎矩聯(lián)接接頭的強(qiáng)度計(jì)算,① 若構(gòu)件同時(shí)承受彎矩M和軸向力N時(shí)，焊縫中應(yīng)力分別求出和，由于兩者方向相同，所以合成應(yīng)力：② 若構(gòu)件同時(shí)承受橫向力P和軸力N時(shí)，則要同時(shí)考慮彎矩M=P·

12、;L和軸向力N及剪切力Q=P的作用。由于構(gòu)件承受切力Q時(shí)，只是腹板承受的，故切力只由聯(lián)接腹板的焊縫承受，并設(shè)切應(yīng)力沿焊縫均勻分布。計(jì)算聯(lián)接的焊縫強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算兩個(gè)位置的合應(yīng)力：一個(gè)是蓋板外側(cè)受拉的焊縫的合成應(yīng)力：另一個(gè)是腹板立焊縫端點(diǎn)的合成應(yīng)力：,,,,受扭矩的接頭強(qiáng)度計(jì)算,① 矩形截面構(gòu)件的接頭若開坡口四周全焊，接頭的最大切應(yīng)力按下式計(jì)算：若不開坡口四周全部角焊，接頭的最大切應(yīng)力為：,,,受扭矩的接頭強(qiáng)度計(jì)算,② 圓

13、形截面構(gòu)件接頭 若不開坡口沿圓周全部角焊接，接頭中的最大切應(yīng)力按下式計(jì)算：,,,4.母材及焊縫的許用應(yīng)力,1. 設(shè)計(jì)應(yīng)力小于許用應(yīng)力。2. 母材和焊縫的許用應(yīng)力分別用[ ]和[ ]表示。3. 焊縫的許用應(yīng)力[ ]大小與許多因素有關(guān)，不但與焊縫工藝、材料有關(guān)，而且也與焊接檢驗(yàn)方法的精確程度有關(guān)。4. 焊縫的許用應(yīng)力[ ]也可以由母材的許用應(yīng)力[ ]乘以焊縫的強(qiáng)度減弱系數(shù)f來估算，即：[ ]=[