焊接強(qiáng)度計(jì)算

焊接強(qiáng)度計(jì)算第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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：第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日焊接接頭中存在應(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。第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日2.電弧焊焊接接頭的應(yīng)力分布1對接接頭的應(yīng)力分布①對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)：第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日對接接頭的應(yīng)力分布2①對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)：第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日丁字接頭（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)。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日搭接接頭的應(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，可使減小第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日側(cè)面搭接角焊縫第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日斜向搭接角焊縫第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日點(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）第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日3焊縫的靜載強(qiáng)度計(jì)算焊縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)①殘余應(yīng)力對接頭強(qiáng)度無影響②應(yīng)力集中對接頭強(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)力第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日焊縫接頭強(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）

第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日電弧焊接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算1.對接焊縫強(qiáng)度計(jì)算公式如下：受拉時(shí)：受壓時(shí)：受剪時(shí)：第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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]：對于未焊透的對接接頭，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。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日搭接接頭的靜載強(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：第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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：第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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）第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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一致第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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：第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日彎矩垂直于板面的丁字頭計(jì)算①如開坡口并焊接，其強(qiáng)度按對接接頭計(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=）第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日復(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。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日受彎矩聯(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·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：第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日受扭矩的接頭強(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：第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日受扭矩的接頭強(qiáng)度計(jì)算②圓形截面構(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：第24頁，共25頁，2023年，2月20日，星期日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。