S3焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算.ppt

1、Chapter 3 焊接接頭的強(qiáng)度計(jì)算Intensity calculation of welding joint,本章重點(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 本章難點(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, 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。 不合理的焊縫外形。不同焊

2、縫形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中。 接頭型式：不同接頭型式引起應(yīng)力集中不同。 制造過程中的缺陷。 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 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。 應(yīng)力集中系數(shù)：,對(duì)接接頭的應(yīng)力分布2, 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。 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 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。

3、 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 焊縫根部A點(diǎn)、焊趾B點(diǎn)應(yīng)力集中嚴(yán)重 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 減小 、增大熔深焊透根部和增大底邊焊腳長(zhǎng)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,焊縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè) 殘余應(yīng)力對(duì)接頭強(qiáng)度無影響 應(yīng)力集中對(duì)接頭強(qiáng)度無影響 接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計(jì) 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

4、縫接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè), 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： 盡管加強(qiáng)和小量的熔深對(duì)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(zhǎng)度， 、 、 分別是焊縫許用拉、壓、切應(yīng)力。,搭接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算,1.受拉、壓的塔接

5、接頭 單面焊、正面或側(cè)面塔接焊縫的強(qiáng)度公式： 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： 分段計(jì)算法： 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, 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）,受偏心載荷的搭接接頭計(jì)算, 采用分段法或軸慣性矩法計(jì)算 ，則按下式求合成應(yīng)力： 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

6、分布于全部焊縫中，其方向同P一致,載荷平行于焊縫丁字接頭強(qiáng)度計(jì)算, 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： 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, 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： 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： 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

7、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)） 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。 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(jiǎn)化計(jì)算方法。,受彎矩聯(lián)接接頭的強(qiáng)度計(jì)算, 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： 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=PL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, 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, 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：,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.