《焊縫強度計算》PPT課件

1、Chapter 3 焊接接頭的強度計算Intensity calculation of welding joint,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,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。 不合理的焊縫外形。不同焊縫形

2、狀會引起不同程度的應力集中。 接頭型式：不同接頭型式引起應力集中不同。 制造過程中的缺陷。 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 對接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結構不連續(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。 應力集中系數(shù),對接接頭的應力分布2,對接接頭的焊縫形狀產(chǎn)生了結構不連續(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。 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 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。 熔透的十字

3、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 焊縫根部A點、焊趾B點應力集中嚴重 焊趾B點的應力集中系數(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 殘余應力對接頭強度無影響 應力集中對接頭強度無影響 接頭的工作應力是均布的，以平均應力計 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

4、假設,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： 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 單面焊、正面或側(cè)面

5、塔接焊縫的強度公式： 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： 分段計算法： 軸慣性矩計算法 最大切應力,受彎矩的搭接接頭計算,極慣性計算法 最大切應力： -極慣性矩， （又等于相互垂直的兩個軸的計算慣性矩之和,受偏心載荷的搭接接頭計算,采用分段法或軸慣性矩法計算 ，則按下式求合成應力： 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,

6、載荷平行于焊縫丁字接頭強度計算,由于產(chǎn)生最大應力的危險點在 焊縫的最上端，同時受有兩個切 應力的作用，一個是由 引起的 ，另一個由Q=P引起的， 和 相互垂直 ，所以該點的合成應力為： 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,如開坡口并焊接，其強度按對接接頭計算，強度計算公式為： 當接頭不開坡口，用角焊縫連接，強度計算公式為： （其中W=,復雜截面構件接頭的計算,計算復雜截面構件接頭還要考慮以下幾個問題： 計算時要先分析受載情況： 各載荷引起的應力，確定各應力的方向、性質(zhì)和位置。 確定危險點，最高合成應力

7、，（若危險點難以確定時，應選幾個高應力點計算合成應力，其中合成應力最高處為危險點） 計算合成應力時，最大正應力和最大切應力雖不在同一點上，但常以最大正應力和平均切應力計算其合成應力，偏于安全。 粗略計算時，有時把正應力作為切應力考慮，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,若構件同時承受彎矩M和軸向力N時，焊縫中應力分別求出和，由于兩者方向相同，所以合成應力： 若構件同時承受橫向力P和軸力N時，則要同時考慮彎矩M=PL和軸向力N及剪切力Q=P的作用。由于構件承受切力Q時，只是腹板承受的，故切力只由聯(lián)接腹板的焊縫承受，并設切應力沿焊縫均勻分布。計算聯(lián)接的焊縫強度時，應驗算兩個位置的合應力： 一個是蓋板外側(cè)受拉 的焊縫的合成應力： 另一個是腹板立焊縫 端點的合成應力,受扭矩的接頭強度計算,矩形截面構件的接頭 若開坡口四周全焊，接頭的最大切應力按下式計算： 若不開坡口四周全部角焊，接頭的最大切應力為,受扭矩的接頭強度計算,圓形截面構件接頭 若不開坡口沿圓周全部角焊接，接頭中的最大切應力按下式計算,4.母材及焊縫的許用應力,1. 設計應力小于許用應力。 2.