角焊縫計算實例ppt課件

1、3、彎矩、剪力和軸心力共同作用下的、彎矩、剪力和軸心力共同作用下的T形銜接角焊縫計算形銜接角焊縫計算b)MfNfllf1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBMfNff焊縫受焊縫受M、V、N作用作用a)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXfh7 .0fh7 .0lw 剪力剪力V V與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的形狀，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應(yīng)力形狀，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應(yīng)力。 軸力軸力N N與焊縫軸線垂直，形與焊縫軸線垂直，形 成垂直于焊縫方向的均勻分布應(yīng)成垂直于焊縫方向的均勻分布應(yīng) 力力fNfNwfelhVAV7 . 02

2、f =f =3-293-29wfeNflhNAN7 . 023-283-28 在在M M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫方向且按三角形分布的應(yīng)力于焊縫方向且按三角形分布的應(yīng)力 M M We We角焊縫有效截面繞角焊縫有效截面繞x x軸圖的抵抗矩。軸圖的抵抗矩。27 . 026wfeMflhMWM3-303-30b)MfNfllf1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBc)XXfh7.0fh7.0lw有效截面有效截面627 . 02wflhW在在1 1點(diǎn)處，有垂直于焊縫長度方向點(diǎn)處，有垂直于焊縫長度方向的最大應(yīng)力的最大應(yīng)力 f f，且，且 MfNffwfffNf

3、Mff22形心形心MNVo1MfNfllf1 例例3-6 3-6 設(shè)計牛腿與鋼柱間的銜接角焊縫周遍圍設(shè)計牛腿與鋼柱間的銜接角焊縫周遍圍焊，并驗算角焊縫強(qiáng)度。鋼材焊，并驗算角焊縫強(qiáng)度。鋼材A3FA3F，手工焊，焊條，手工焊，焊條E43E43型。偏心力型。偏心力N=400kNN=400kN間接動力荷載引起，間接動力荷載引起，e=25cme=25cm。NVMa)b)c)fffff例題例題3-6 (角焊縫受偏心剪力角焊縫受偏心剪力)分分 析析目的：設(shè)計節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫設(shè)計焊腳目的：設(shè)計節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫設(shè)計焊腳 尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由其它構(gòu)造尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由

4、其它構(gòu)造 要求確定。要求確定。操作：焊腳尺寸根據(jù)閱歷擬定；操作：焊腳尺寸根據(jù)閱歷擬定； 驗算焊縫強(qiáng)度；驗算焊縫強(qiáng)度； 是一個只需彎矩和剪力作用的問題。是一個只需彎矩和剪力作用的問題。特點(diǎn)：因周邊圍焊，焊縫截面較復(fù)雜，計算慣特點(diǎn)：因周邊圍焊，焊縫截面較復(fù)雜，計算慣 性矩時忽略繞角部分留作起落弧用；性矩時忽略繞角部分留作起落弧用； 剪應(yīng)力由兩條豎向焊縫牛腿腹板焊縫剪應(yīng)力由兩條豎向焊縫牛腿腹板焊縫 接受。接受。計計 算算 確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffwffw 查查 得得 ffw =160N/mm2 ffw =160N/mm2 作用在焊縫上的力素計算作用在焊縫上的力素計算 V=N=400

5、V=N=400103N103N M=Ne=400 M=Ne=4002525104=10000104=10000104 N-mm104 N-mm 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hfhf 思索到牛腿腹板厚為思索到牛腿腹板厚為10mm10mm，受間接動，受間接動力荷載。力荷載。 設(shè)計設(shè)計 hf =8mm hf =8mm，并將一切焊腳尺寸取，并將一切焊腳尺寸取一樣值。一樣值。 計算焊縫截面抗剪面積計算焊縫截面抗剪面積AfAf慣性矩慣性矩IxIxNVMa) Af = 0.7 Af = 0.78 83603602=4032mm22=4032mm2 Ix= 0.7 Ix= 0.78 8200(205.6-5.6/

6、2)2200(205.6-5.6/2)22 2 + 0.7 + 0.78(95-5.6)(180-5.6/2)28(95-5.6)(180-5.6/2)24 4 + 0.7 + 0.78 8360336032/122/12 = 19897 = 19897104mm4104mm4 確定危險點(diǎn)，計算危險點(diǎn)應(yīng)力確定危險點(diǎn)，計算危險點(diǎn)應(yīng)力 由應(yīng)力分布圖知，腹板上端焊縫和由應(yīng)力分布圖知，腹板上端焊縫和翼緣下翼緣下 側(cè)焊縫交點(diǎn)最危險，該點(diǎn)至中性軸側(cè)焊縫交點(diǎn)最危險，該點(diǎn)至中性軸間隔為間隔為 y=180mm y=180mm。 各項應(yīng)力為：各項應(yīng)力為： 244/9010198971801010000mmNIMy

7、xb)2mm/N796 .20518090，23wemm/N21.9936087 . 0210400lhV2wf22222fmm/N160fmm/N11921.9979)(所以該構(gòu)件強(qiáng)度滿足要求所以該構(gòu)件強(qiáng)度滿足要求c)fffff例例3-5 3-5 設(shè)計圖例設(shè)計圖例3-53-5中節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫。中節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫。 偏心力偏心力P=150kNP=150kN靜荷靜荷 載。鋼材載。鋼材A3FA3F，手工，手工 焊，焊條焊，焊條E43E43型。型。 10010020P453VNM節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)板預(yù)埋鋼板預(yù)埋鋼板例題例題3-5角焊縫受偏心力角焊縫受偏心力分分 析析目的：設(shè)計節(jié)點(diǎn)板和預(yù)

8、埋鋼板間的角焊縫設(shè)計焊腳目的：設(shè)計節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫設(shè)計焊腳 尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由其它構(gòu)造尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由其它構(gòu)造 要求確定。要求確定。操作：焊腳尺寸根據(jù)閱歷擬定；操作：焊腳尺寸根據(jù)閱歷擬定； 驗算焊縫強(qiáng)度。驗算焊縫強(qiáng)度。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 荷載荷載P不經(jīng)過焊縫截面形心，使焊縫受軸力不經(jīng)過焊縫截面形心，使焊縫受軸力N、 剪力剪力V、彎矩、彎矩M。屬于角焊縫受彎矩、剪力、。屬于角焊縫受彎矩、剪力、 軸心力共同作用的情形。用式軸心力共同作用的情形。用式3-11a、 3-11b計算。計算。計計 算算 確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffwffw 查查 得得 ffw

9、=160N/mm2 ffw =160N/mm2 作用在焊縫上的力素計算作用在焊縫上的力素計算 N=3P/5=3 N=3P/5=3150/5=90kN150/5=90kN V=4P/5=4 V=4P/5=4150/5=120kN150/5=120kN M=Ne=90 M=Ne=902=180kN-cm2=180kN-cm 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hfhf 思索到銜接板件厚度為思索到銜接板件厚度為10mm10mm，受靜力荷載。，受靜力荷載。取取 hf =8mm hf =8mm。 確定危險點(diǎn)，計算危險點(diǎn)應(yīng)力確定危險點(diǎn)，計算危險點(diǎn)應(yīng)力 焊縫下端點(diǎn)最危險，該點(diǎn)各項應(yīng)力為：焊縫下端點(diǎn)最危險，該點(diǎn)各項應(yīng)力為

10、：10010020224wMmm/N7 .262)82200(87 . 0101806WM23wNmm/N3 .422)82200(87 .01090AN23wmm/N4 .562)82200(87 . 010120AV2222/160/804 .5622. 13 .427 .26mmNfmmNwf 焊縫強(qiáng)度富有量較大是由于節(jié)點(diǎn)板尺寸較大焊縫強(qiáng)度富有量較大是由于節(jié)點(diǎn)板尺寸較大的緣故，而節(jié)點(diǎn)半尺寸常由其它構(gòu)造要求決議。的緣故，而節(jié)點(diǎn)半尺寸常由其它構(gòu)造要求決議。圖圖3.34 角焊縫接受扭矩作用角焊縫接受扭矩作用BA4、在扭矩、軸心力和剪力共同作用下的、在扭矩、軸心力和剪力共同作用下的T形銜接角焊縫

11、計算形銜接角焊縫計算TfTfyTfxoyxrxryT(1)、角焊縫接受扭矩作用、角焊縫接受扭矩作用設(shè)：被銜接的板件是剛性的，設(shè)：被銜接的板件是剛性的，而焊縫是彈性的，改動時，而焊縫是彈性的，改動時，焊縫有效截面繞形心焊縫有效截面繞形心“0 0轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。扭矩引起的應(yīng)力與動。扭矩引起的應(yīng)力與r r成正成正比。比。分析扭矩分析扭矩T T產(chǎn)生的應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力Tf在在A A和和B B點(diǎn)，點(diǎn)，r r最大，改動應(yīng)最大，改動應(yīng)力力 最大。最大。A A點(diǎn)或點(diǎn)或B B點(diǎn)是應(yīng)點(diǎn)是應(yīng)驗算的危險點(diǎn)。驗算的危險點(diǎn)。 把由扭矩把由扭矩T引起的剪應(yīng)力分解成引起的剪應(yīng)力分解成垂直于焊縫方向的應(yīng)力分量和平行垂直于焊縫方向的應(yīng)力分量

12、和平行于焊縫方向的分量。于焊縫方向的分量。yxpTfIIrTIrT.A點(diǎn)的應(yīng)力：點(diǎn)的應(yīng)力：IpIpIxIxIy Iy 角焊縫有效截面對形心角焊縫有效截面對形心0 0的極慣性矩的極慣性矩IxIx、Iy Iy 角焊縫有效截面對角焊縫有效截面對x x、y y軸的慣性矩軸的慣性矩把把 向向x x、y y方向分解，得與焊縫軸線垂直的應(yīng)力方向分解，得與焊縫軸線垂直的應(yīng)力 和與焊縫軸線平行的應(yīng)力和與焊縫軸線平行的應(yīng)力TfTfyTfxTfTfyTfxpxxyxTfTfyIrTrrIIrT.cosypyyxTfTfxrITrrIIrT.sinA點(diǎn)或點(diǎn)或B點(diǎn)焊縫強(qiáng)度的計算：點(diǎn)焊縫強(qiáng)度的計算：wfTfxfTfyf2

13、2(3-35)圖圖3.34 角焊縫接受扭矩作用角焊縫接受扭矩作用BAoyxrxryTTfTfyTfx2角焊縫接受扭矩、軸心力和剪力共同作用角焊縫接受扭矩、軸心力和剪力共同作用AFVNe=+TfTfyTfxryrxT=V.erxryNfxVfyV NwVfyAVwNfxANypTfxrITpxTfyIrT.wfNfxTfxfTfyVfyf223.36最不利點(diǎn)最不利點(diǎn)A點(diǎn)焊縫強(qiáng)度的驗算：點(diǎn)焊縫強(qiáng)度的驗算： 例例3-7 3-7 設(shè)計牛腿板與鋼柱間的銜接角焊縫三面設(shè)計牛腿板與鋼柱間的銜接角焊縫三面圍焊，并驗算焊縫強(qiáng)度。板邊長度圍焊，并驗算焊縫強(qiáng)度。板邊長度l1=300mml1=300mm，l2=400

14、mml2=400mm，偏心力，偏心力N=4196kNN=4196kN，e1=300mme1=300mm，直接接受動，直接接受動力荷載，鋼材力荷載，鋼材A3FA3F，手工焊，焊條為，手工焊，焊條為E43E43型。型。ye1TNVAoxa)e2l1l2xryrxrb)yoxy0.7hf例題例題3-7圍焊縫受偏心剪力圍焊縫受偏心剪力VfyTfTfxTfy分分 析析目的：設(shè)計牛腿板和鋼柱板間的角焊縫設(shè)計焊腳目的：設(shè)計牛腿板和鋼柱板間的角焊縫設(shè)計焊腳 尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由其它構(gòu)造尺寸、驗算焊縫強(qiáng)度，焊縫長度已由其它構(gòu)造 要求確定要求確定特點(diǎn)：扭矩和剪力共同作用特點(diǎn)：扭矩和剪力共同作用操作：焊

15、腳尺寸根據(jù)閱歷擬定；操作：焊腳尺寸根據(jù)閱歷擬定； 計計 算算 確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffwffw查查 得得 ffw =160N/mm2 ffw =160N/mm2ye1TNVAoxa)e2l1l2 擬定焊腳尺寸擬定焊腳尺寸hfhf 思索到牛腿板厚度不明，受直接動力荷載。思索到牛腿板厚度不明，受直接動力荷載。 暫設(shè)計暫設(shè)計 hf =8mm hf =8mm，并將一切焊腳尺寸取一樣值。，并將一切焊腳尺寸取一樣值。 計算焊縫截面幾何量計算焊縫截面幾何量1 1形心位置形心位置x = 90mm= 90mm2 2慣性矩慣性矩xyx300400 Ix =0.7 Ix =0.78 84003/12

16、+0.74003/12+0.78 8300+5.6-8300+5.6-8202.82202.822 2 =16.4 =16.4107mm4107mm4扣除了扣除了8mm8mm思思索起落弧索起落弧Iy =0.7Iy =0.78 8300330032/12+0.72/12+0.78 8300(150-90)2300(150-90)22 2 +0.7 +0.78 8400400902 =5.5902 =5.5107mm4107mm4Ip=Ix+Iy =(16.4+5.5)107mm4 =21.9Ip=Ix+Iy =(16.4+5.5)107mm4 =21.9107mm4107mm4 e=e1+e2=300+210=510mm e=e1+e2=300+210=510mm rx= e2 = 210mm rx= e2 = 210mm， ry=202.8mm ry=202.8mm 2730/91109 .2120010100000mmNrITyTfxxyx300400e2e1NrTVAe2=l1- =300-90=210mme2=l1- =300-90=21