第八講 角焊縫的形式和計算

1、hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坦式平坦式1 1、角焊縫的形式、角焊縫的形式: :一、角焊縫的形式和受力分析一、角焊縫的形式和受力分析3.3 角焊縫的構(gòu)造與計算角焊縫的構(gòu)造與計算直角角焊縫、斜角角焊縫直角角焊縫、斜角角焊縫（1）直角角焊縫hehfhf凹面式凹面式按he=0.7hf斜角角焊縫按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊縫對于對于135135o o或或606mmt16mm時，時，h hf,maxf,maxt1-(1t1-(12)mm2)mm；hf ft t1 1t3

2、.3.側(cè)面角焊縫的最大計算長度側(cè)面角焊縫的最大計算長度 側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均，側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長度越長，應(yīng)力集中系數(shù)越大。兩端大而中間小。焊縫長度越長，應(yīng)力集中系數(shù)越大。如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強度后，如果焊縫長度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會漸趨均勻；當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的繼續(xù)加載，應(yīng)力會漸趨均勻；當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：fwhl60 注注： 1 1、當(dāng)實際長度大于以上值時，計算時不與考慮；、當(dāng)實際長度大于以上值時，

3、計算時不與考慮； 2 2、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，不受上式限制。、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，不受上式限制。4.4.側(cè)面角焊縫的最小計算長度側(cè)面角焊縫的最小計算長度 對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱對于焊腳尺寸大而長度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊嚴(yán)重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定：定：mmhlfw408且且不不得得小小于于 5. 搭接連接的構(gòu)造要求搭接連接的構(gòu)造要求 當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時：當(dāng)板件端部僅采用兩條側(cè)面角焊縫連接時

4、： A、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力、為了避免應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力 不均，規(guī)范規(guī)定：不均，規(guī)范規(guī)定：blw ）（或）（mmtmmmmttb122001216111t1t2bwl、為了避免焊縫橫向收縮時、為了避免焊縫橫向收縮時引起板件的拱曲太大，規(guī)范規(guī)引起板件的拱曲太大，規(guī)范規(guī)定：定：D. 在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度 的的5倍，且不得小于倍，且不得小于25mm。 C. 當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)作當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時，應(yīng)作2h2hf f的的繞繞 角焊角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施

5、焊。bwl2hf f2551且且t t1t2 試驗表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力，強度相對較試驗表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力，強度相對較低，塑性性能較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折，故低，塑性性能較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折，故剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，兩端大中間小，剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻，兩端大中間小，l lw w/h/hf f越大剪應(yīng)力分布越不均勻越大剪應(yīng)力分布越不均勻。剪應(yīng)力剪應(yīng)力f fA. A. 側(cè)面焊縫應(yīng)側(cè)面焊縫應(yīng)力分析力分析Nlw wN三、直角角焊縫的基本計算公式三、直角角焊縫的基本計算公式應(yīng)力分析應(yīng)力分析B. 破壞形式破壞形式A. A. 正面焊縫應(yīng)力分析正面焊縫應(yīng)力分析 正面角焊

6、縫受力復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，塑性較差，正面角焊縫受力復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，塑性較差，但強度較高，與側(cè)面角焊縫相比可高出但強度較高，與側(cè)面角焊縫相比可高出35%-55%35%-55%以上。以上。B. B. 正面角焊縫的破壞形式正面角焊縫的破壞形式 1 1）假定）假定試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在試驗表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部喉部，故通常將，故通常將4545o o截面作為計算截面，截面作為計算截面，其面積為其面積為 ，作用在該截面上的應(yīng)力如下圖所示假定截面上應(yīng)力沿焊縫計算長，作用在該截面上的應(yīng)力如下圖所示假定截面上應(yīng)力沿焊縫計算長度均勻分布，破壞時按截面平均應(yīng)力來確定其強度，且正面焊縫、側(cè)

7、面焊縫均采度均勻分布，破壞時按截面平均應(yīng)力來確定其強度，且正面焊縫、側(cè)面焊縫均采用統(tǒng)一強度設(shè)計值用統(tǒng)一強度設(shè)計值f ff fw w：hfhehh1h2dehelw wh-h-焊縫厚度、焊縫厚度、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、dd焊趾、焊趾、ee焊根焊根.強度基本公式推導(dǎo)強度基本公式推導(dǎo)welh）公式推導(dǎo)）公式推導(dǎo)條件：雙面角焊縫的型連接，承受軸向力x,y如下圖實際上計算截面的各應(yīng)力分量的計算比較繁難，實際上計算截面的各應(yīng)力分量的計算比較繁難， 為為了簡化計算，規(guī)范假定：了簡化計算，規(guī)范假定：焊縫在有效截面處破壞焊縫在有效截面處破壞，且，且各應(yīng)力分量滿足以下折算應(yīng)力公式各應(yīng)力分量滿

8、足以下折算應(yīng)力公式: : 式中：式中：wff-焊縫金屬的抗剪強度焊縫金屬的抗剪強度helw w)123 (3)( 3222wff整理得到：整理得到：)133(22. 122wffff一般強度計算表達(dá)式一般強度計算表達(dá)式weyflhNwexflhNf正面角焊縫強度增大系數(shù)；靜載時取正面角焊縫強度增大系數(shù)；靜載時取1.22，動載時取動載時取1.0。、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算wfwefflhN 1 1、軸心力作用下、軸心力作用下）、）、僅采用側(cè)面角焊縫連接：僅采用側(cè)面角焊縫連接：）、正面角焊縫或作用）、正面角焊縫或作用力垂直于焊縫長度方向的力垂直于焊縫長

9、度方向的角焊縫角焊縫NNl lw wl lw wwffwefflhN）、兩個方向力綜合作用的角焊縫）、兩個方向力綜合作用的角焊縫)173(22wfffffNN4）、周圍角焊縫wfwefflhN)(NNf：側(cè)面焊縫?。簜?cè)面焊縫取.正面焊縫取正面焊縫取.斜焊縫按斜焊縫按3sin112f講解例題3.3作業(yè)：3.4、3.5注：上述所有角焊縫的長度計算均須在實際長度的基礎(chǔ)上減去兩倍焊腳尺寸、角鋼角焊縫連接、角鋼角焊縫連接A A、僅采用側(cè)面角焊縫連接、僅采用側(cè)面角焊縫連接221121eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :)203 (22112)193 (12121NkeeeNNNk

10、eeeNN肢肢尖尖焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù)肢肢背背焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù) 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2wfewfwfewffhlNfhlN222111對于校核問題對于校核問題: :對于設(shè)計問題對于設(shè)計問題: :)223(7 .0)213(7 .0222111wffwwffwfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2B B、采用三面圍焊、采用三面圍焊)253(2)243(2322311NNkNNNkN)233(7 . 023ffffbhN余下的問題同情況余下的問題同情況A，即，即: :Ne

11、1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2認(rèn)為認(rèn)為N3作用在截面高度一半的位作用在截面高度一半的位置，則由力及力矩平衡得置，則由力及力矩平衡得:wfewfwfewffhlNfhlN222111對于校核問題對于校核問題: :對于設(shè)計問題對于設(shè)計問題: :wffwwffwfhNlfhNl2221117 .07 .0Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w2)273(21)263(223123NkNNNNkNC C、采用、采用L L形圍焊形圍焊代入式（代入式（3-253-25）得）得: :對于設(shè)計問題對于設(shè)計問題: :02 N333111wwfffwfewlfNhfhNlNe

12、1e2bN1xxN3l lw1w15 5、N、M、V共同作用下共同作用下(1)(1)偏心軸力作用下角焊縫強度計算偏心軸力作用下角焊縫強度計算NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN , wfAffAff 2,2, h he eh he et t( (2) ) V、M共同作用下共同作用下( (牛腿與拄連接牛腿與拄連接) )焊縫強度計算焊縫強度計算( (例例3.6)3.6)h1fAfAfBfBf fwffwfAfhIM 21對于對于A點：點：式中：式中：I Iw w全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對中和軸的慣性

13、矩； h h1 1兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxh h2BBAh1MeFVM認(rèn)為豎向剪力只由腹板上的焊縫承擔(dān)，且應(yīng)力為均勻分布對于對于B點：點： 2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 強度驗算公式：強度驗算公式：式中：式中：h h2 2、l lw,2w,2腹板焊縫的計算長度；腹板焊縫的計算長度； h he,2e,2腹板焊縫截面有效高度。腹板焊縫截面有效高度。h1f1f1f2f2f fxxh h2BBAh1MVM假定假定: :A A、被連接件絕對剛性，焊縫、被連接件絕對剛性，焊縫為彈性，即：為彈性，即：T T作用下被連作用下被連接件有繞焊縫形

14、心旋轉(zhuǎn)的趨接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢；勢；B B、T T作用下焊縫群上任意點的作用下焊縫群上任意點的應(yīng)力方向垂直于該點與焊縫應(yīng)力方向垂直于該點與焊縫形心的連線，且大小與形心的連線，且大小與r r成成正比；正比；C C、在、在V V作用下，焊縫群上的應(yīng)作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。力均勻分布。3、T、V、N共同作用下共同作用下將將F F向焊縫群形心向焊縫群形心簡化得簡化得: : V=F V=F T=F(e T=F(e1 1+e+e2 2) )Fe1AA故：該連接的設(shè)計控制點故：該連接的設(shè)計控制點 為為A A點和點和AA點點e2x0l l1l l2xxyy0TVrxxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e)323( yxPTAIIrTIrTT作用下作用下A點應(yīng)力點應(yīng)力: :將其沿將其沿x x軸軸和和y y軸分解軸分解: :)343(cos)333(sinrrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAxe2x0l l1l l2xxyyAA0TVr剪力剪力V作用