Chapter3

焊接接頭的強度計算

Intensitycalculationofweldingjoint

本章重點：1.焊接接頭的應力集中2.焊接接頭的應力分布3.焊縫靜載強度計算本章難點：1.焊接接頭的應力分布2.焊縫靜載強度計算1.焊接接頭的應力集中1應力集中的概念1.1定義由于焊接的形狀和焊縫布置的特點，焊接接頭工作應力的分布是不均勻的，其最大應力比平均應力值高，這種情況稱應力集中。1.2表達式：焊接接頭中存在應力集中的影響因素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力集中。③接頭型式：不同接頭型式引起應力集中不同。④制造過程中的缺陷。⑤焊接殘余應力。2.電弧焊焊接接頭的應力分布1對接接頭的應力分布①對接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應力分布，在焊縫與母材的過渡處引起應力集中，最大應力集中部位在焊趾。②應力集中系數(shù)：對接接頭的應力分布2①對接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，因而引起不同的應力分布，在焊縫與母材的過渡處引起應力集中，最大應力集中部位在焊趾。②應力集中系數(shù)：丁字接頭（十字接頭）的應力分布

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力集中系數(shù)。搭接接頭的應力分布正面角焊縫:把與力作用方向垂直的焊縫①焊縫根部A點、焊趾B點應力集中嚴重②焊趾B點的應力集中系數(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力分布單排點焊接頭的應力分布（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強度計算的假設(shè)①殘余應力對接頭強度無影響②應力集中對接頭強度無影響③接頭的工作應力是均布的，以平均應力計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力焊縫接頭強度計算的假設(shè)⑤角焊縫都是在切應力作用下破壞的。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、切應力。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：受彎紹矩的渠搭接雹接頭僅計算2.受彎普矩的澤搭接久接頭系計算方法射有三沉種：①分段繼計算粗法：②軸慣貢性矩引計算什法最大六切應微力：受彎損矩的傷搭接港接頭晚計算③極慣翁性計暮算法最大趨切應直力：-極慣撇性矩不，（又制等于朵相互旁垂直太的兩佩個軸姥的計奧算慣木性矩黎之和田）受偏衛(wèi)心載討荷的撕搭接橫接頭暴計算①采用敢分段阻法或領(lǐng)軸慣欣性矩側(cè)法計承算，則奮按下亮式求掘合成絮應力戰(zhàn)：②若采遵用極京慣性咱矩法繼計算，將法分垮解成脆水平片的（侍，溉）和垂烘直的葵（樓，棚）效兩個訪力，再合縣成：[注]：叨的躺計算火是按迅全部窮焊縫即計算奮，還汗是只泄考慮偶水平婆焊縫練或只鞭考慮巖垂直互焊縫煤，要山按具已體情畝況而懇定。乏（如杏圖）肢可按汽全部爹焊縫且承受儀的剪升力摩，濕均舟勻分燥布于小全部牌焊縫漁中，艘其方械向同P一致載荷裹平行緒于焊丸縫丁眠字接蔥頭強貪度計但算①由于外產(chǎn)生畢最大盤應力理的危況險點撈在焊縫土的最品上端遭，同私時受參有兩旬個切應力澡的作蠅用，睛一個正是由引起隙的底，另蜂一個汗由Q=訂P引起許的，和搭相至互垂駕直，所煌以該躬點的飾合成喊應力怕為：②若開士坡口悲并焊更透，董其強逢度按北對接禽接頭誤計算防，焊少縫金究屬截充面等煙于母者材截找面（F=倍·寒h）,若不貌開坡豬口時去，按榮下式斬計算戀：彎矩勁垂直襖于板屑面的甘丁字妥頭計李算①如開杏坡口螺并焊漏接，牽其強晉度按宜對接廟接頭賣計算躬，強汗度計夜算公肺式為甲：②當接歐頭不區(qū)開坡妖口，寨用角態(tài)焊縫胞連接芬，強辭度計潔算公濱式為給：（其碰中W=）復雜款截面堅構(gòu)件立接頭霉的計藝算◆計算升復雜眨截面障構(gòu)件歪接頭藏還要均考慮絡以下時幾個僅問題：①計算際時要辮先分慶析受糖載情帽況：各載疤荷引訂起的瀉應力蓮，確仙定各演應力兆的方傲向、胳性質(zhì)呼和位己置。確定予危險漿點，潮最高切合成梯應力腿，（泳若危失險點片難以高確定核時，訓應選理幾個拋高應飄力點君計算妙合成移應力屋，其微中合費成應甜力最灑高處估為危附險點時）②計算錦合成境應力豆時，火最大蹦正應看力和普最大皺切應竹力雖陣不在議同一翼點上兵，但科常以欄最大帝正應輝力和蓋平均街切應鐵力計恐算其雀合成案應力五，偏盡于安膊全。③粗略宏計算司時，減有時箏把正斥應力寫作為蟲切應在力考桑慮，鋸也是抗偏于袖安全暢的簡鞏化計棍算方孕法。受彎動矩聯(lián)洞接接器頭的窩強度麥計算①若構(gòu)搏件同嫩時承賄受彎汽矩M和軸鹿向力N時，碼焊縫未中應想力分漁別求繁出和身，由膨于兩鏡者方基向相考同，候所以墓合成儉應力仔：②若構(gòu)擋件同笑時承刪受橫儲向力P和軸濾力N時，趕則要鳥同時獎考慮頃彎矩M=蘿P·創(chuàng)L和軸績向力N及剪緣瑞切力Q=戰(zhàn)P的作嚼用。呈由于逮構(gòu)件相承受坦切力Q時，愧只是霞腹板神承受潤的，坐故切藥力只震由聯(lián)挎接腹縣板的減焊縫依承受妥，并酷設(shè)切良應力議沿焊廈縫均竊勻分煙布。媽計算凡聯(lián)接理的焊元縫強屢度時著，應條驗算戶兩個趟位置汗的合趨應力蜻：一個外是蓋叢板外括側(cè)受咸拉的焊奔縫的彩合成臘應力悔：另一尋個是牌腹板配立焊流縫端點閣的合音成應盒力：受扭豆矩的華接頭輔強度仁計算①矩形然截面熟構(gòu)件秧的接榆頭若開闊坡口川四周剪全焊懼，接蜂頭的亂最大腸切應賊力按賣下式藏計算參：若不隔開坡盒口四梨周全壁部角牲焊，籃接頭寬的最趟大切崇應力奔為：受扭滅矩的磚接頭室強度鋤計算②圓形么截面灣構(gòu)件慣接頭若不木開坡劇口沿卸圓周姓全部龜角焊宇接，踢接頭金中的傾最大蟻切應宗力按希下式勝計算支：4.母材匠及焊荒縫的蹲許用司應力1.設(shè)計報應力巨小于巧許用父應力耗。2.母材草和焊秒縫的偷許用泄應力強分別芳用[亂]和[糖]表示培。3.焊縫薯的許輩用應毫力[姓]大小庭與許倒多因