焊接接頭的強度計算

1、焊接接頭的強度計算標準分享網(wǎng) www.bzfxw.com,本題重點：1.焊接接頭的應(yīng)力集中 2.焊接接頭的應(yīng)力分布 3.焊縫靜載強度計算 本題難點：1.焊接接頭的應(yīng)力分布 2.焊縫靜載強度計算,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，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、未焊透均會引起應(yīng)力集中、其中咬邊、未焊透較為嚴重。② 不合理的焊縫外形。不同焊縫形狀會引起不同程度的應(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 對接接頭的應(yīng)力分布

3、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)：,,對接接頭的應(yīng)力分布2,① 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)：,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、焊趾B點應(yīng)力集中嚴重② 焊趾B點的應(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,點焊接頭的應(yīng)力分布,單排點焊接頭的應(yīng)力分布（如圖）多排點焊以兩端焊點受力最大（如圖）,3 焊縫的靜載強度計算,焊縫接頭

5、強度計算的假設(shè)① 殘余應(yīng)力對接頭強度無影響② 應(yīng)力集中對接頭強度無影響③ 接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計④ 不計正面與側(cè)面焊縫、焊縫的加強與減弱和不同焊接規(guī)范引起的焊縫性能差異，而用統(tǒng)一的計算截面和許用應(yīng)力,焊縫接頭強度計算的假設(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 為計算高度，（如圖）。 直角等要角焊縫的計算高度： ⑥ 盡管加強和小量的熔深對

6、于接頭強度沒有影響，但埋弧自動焊和 保護焊的熔深較大應(yīng)予以考慮，其角焊縫計算斷面厚度 （如圖）,,,,,,,電弧焊接接頭的靜載強度計算,1.對接焊縫強度計算公式如下：受拉時：受壓時：受剪時：,,,,電弧焊接接頭的靜載強度計算,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、,,,,搭接接頭的靜載強度計算,1.受拉、壓的塔接接頭① 單面焊、正面或側(cè)面塔接焊縫的強度公式：② 單面焊的正面、側(cè)面聯(lián)合塔接焊縫的強度公式：,,,受彎矩的搭接接頭計算,2.受彎矩的搭接接頭計算方法有三種：① 分段計算法： ② 軸慣性矩計算法最大切應(yīng)力：,,,受彎矩的搭接接頭計算,③ 極慣性計算法 最大切應(yīng)力： -極慣性矩， （又等于相互垂直的兩個軸的計算慣性矩之和）,,

8、,,受偏心載荷的搭接接頭計算,① 采用分段法或軸慣性矩法計算 ，則按下式求合成應(yīng)力：② 若采用極慣性矩法計算 ，將 分解成水平的（ ， ）和垂直的（ ， ）兩個力，再合成：[注]： 的計算是按全部焊縫計算，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度計算,① 由于產(chǎn)生最大應(yīng)力的危險點在焊縫的最上端，同時受有兩個切應(yīng)力的作用，一個是由 引起的 ，另一個由Q=P引起的， 和 相互垂直，所以該點的合成應(yīng)力為：② 若開坡口并焊透，其強度按對接接頭計算，焊縫金屬截面等于母材截面（F= · h）,若不開坡口時，按下式計算：,,,,,,,,,彎矩垂直于板面的丁字頭計算,①

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

11、點計算合成應(yīng)力，其中合成應(yīng)力最高處為危險點） ② 計算合成應(yīng)力時，最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力雖不在同一點上，但常以最大正應(yīng)力和平均切應(yīng)力計算其合成應(yīng)力，偏于安全。 ③ 粗略計算時，有時把正應(yīng)力作為切應(yīng)力考慮，也是偏于安全的簡化計算方法。,受彎矩聯(lián)接接頭的強度計算,① 若構(gòu)件同時承受彎矩M和軸向力N時，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)件同時承受橫向力P和軸力N時，則要同時考慮彎矩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，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。計算聯(lián)接的焊縫強度時，應(yīng)驗算兩個位置的合應(yīng)力：一個是蓋板外側(cè)受拉的焊縫的合成應(yīng)力：另一個是腹板立焊縫端點的合成應(yīng)力：,,,,受扭矩的接頭強度計算,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：,,,受扭矩的接頭強度計算,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)力按下式計算：,,,4.母材及焊縫的許用應(yīng)力,1. 設(shè)計應(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[ ]乘以焊縫的強度減弱系數(shù)f來估算，即：[ ]=[