焊接接頭的靜載強度計算

焊接接頭的靜載強度計算
1許用應力設計法
    (1)電弧焊接頭的靜載強度計算
    1) 基本假定 為簡化計算，在焊接接頭的靜載
強度計算中，采用如下假定，即:一不考慮焊接殘余
應力對焊接接頭靜載強度的影響;二不考慮焊根和焊
趾處的應力集中，以平均應力計算;三焊腳尺寸的大
小對角焊縫單位面積的強度沒有影響。
    2)焊接接頭靜載強度的簡易計算方法
    a)對接焊縫接頭 熔透對接接頭的靜載強度計
算公式與基本金屬(母材)的計算公式完全相同，
焊縫的計算厚度取被連接的兩板中較薄板的厚度，焊
縫的計算長度一般取焊縫的實際長度。開坡口熔透的
T形接頭和十字接頭按對接焊縫進行強度計算，焊縫
的計算厚度取立板的厚度。一般情況下，按等強原則
選擇焊縫填充金屬的優質低合金結構鋼和碳素結構鋼
的對接焊縫，可不進行強度計算。對接焊縫受簡單載
荷作用的強度計算公式見表5.5-9。
    b)角焊縫接頭 在其靜載強度簡化計算中，假
定所有角焊縫是在切應力作用下破壞的，其破斷面在
角焊縫內接三角形的最小高度截面上，且不考慮正面
角焊縫與側面角焊縫的強度差別。角焊縫接頭的強度
按切應力計算，焊縫的計算長度一般取每條焊縫的實
際長度減去10mm。角焊縫的計算厚度取其內接蘭角
形的最小高度，一般等腰直邊角焊縫的計算厚度a=
Kcos45°，可取a=0.7K，見圖5.5-la。圖5.5-1是各
種形狀角焊縫的計算厚度。一般焊接方法的少量熔深
可不予考慮.而對于埋弧焊和CO2氣體保護焊所具
有的較大均勻熔深p則應予以考慮.其計算厚度a=
0.7x (K+p)，見圖5.5-1 e。當K≤8mm時，可取a
=K;當K > 8mm時，熔深一般取3mm。開坡口部分
熔透的角焊縫，其計算厚度按圖5.5-2所示方法確
定。不熔透的對接接頭應按角焊縫計算。
    角焊縫組成接頭的靜載強度計算基本公式見表
5.5-10。
    在設計計算角焊縫時，一般應遵循以下原則和規
定:
    ①側面或正面角焊縫的計算長度不得小于8K,
并不小于40mm,
    ②角焊縫的最小焊角尺寸不應小于4mm，當
焊件厚度小于4mm，可與焊件厚度相同。



    ③不是主要用于承載的角捍續，或因構造上需
要而設里的角焊縫，其最小焊角尺寸，可根據被連接
板的厚度及焊接工藝要求確定，最小焊角尺寸的數值
見表5.5-11。
    ④在承受靜載的次要焊件中，如果計算出的角
焊縫焊角尺寸，小于規定的最小值，可采用斷續焊
縫。斷續焊縫的撣角尺寸，可根據折算方法確定。斷
續焊縫的間距，在受壓構件中不應大于15δ，受拉構
件中一般不應大于30δ。δ為被連接構件中較薄件的
厚度。在腐蝕介質下工作的構件不得采用斷續焊縫。
    c)承受復雜載荷的娜接接頭強度計算應分別
求出各載荷所引起的應力，然后計算合成應力。在計
算合成應力前，先必須明確各應力的方向、性質和位
置，確定合成應力最大點(即危險點)的合成應力。
在危險點難以確定時，應選幾個大應力點計算合成應
力，以最大值的點為危險點。最大正應力和最大切應
力不在同一點時，偏于安全的方法，是以最大正應力
和平均切應力計算其合成應力。
    3)按剛度條件選擇角焊縫尺寸焊接機床床身、
底座、立柱和橫梁等大型機件，一般工作應力較低，
只相當于一般結構鑰許用應力的10%～20%。若按
工作應力來設計角焊縫尺寸，其值必然很小;若按等
強原則選擇焊縫，到尺寸將過大，這會增加成本并產
生嚴重的焊接殘余應力和變形。因此，這類焊縫不宜
再用強度條件選擇尺寸，而應根據剛度條件確定焊縫
尺寸，根據實踐經驗提出了如下經驗作法，即以被焊
件中較薄件強度的33%、50%和100%作為娜縫強度
來確定焊縫尺寸。
    例如，對T形接頭的雙面角焊縫，其焊角尺寸K
與立板板厚δ的關系為




    100%強度角焊縫即等強焊縫，主要用于集中載
荷作用的部位，如導軌的焊接。50%強度的角焊縫用
于焊接箱體中，一般指K=3/4δ的單面角焊縫，見圖
5.5-3.33%強度的角焊縫，主要用于不承載焊縫，它
可以是單面的，也可以是雙面的，見圖5.5-4,按剛
度條件設計的角焊縫尺寸見表5.5-12。



    4)焊縫的許用應力 它與焊接工藝、材料、接
頭形式、焊接檢驗的程度等因索有關。
    機器焊接結構中焊縫的許用應力見表5.5-13。
    起重機結構采用焊縫的許用應力見表5.5-14。

    鋼制壓力容器采用焊縫的許用應力見表5.5-15,
    對于高強度鋼、高強度鋁合金和其他特殊材料制
成的、或在特殊工作條件下(高沮、腐蝕介質等)
使用的焊接結構，其焊縫的許用應力，應按有關規定
或通過專門試驗確定，
    (2)電阻焊接頭的靜載強度計算
    點焊接頭的靜載強度計算中不考慮焊點受力不均
勻的影響，焊點內工作應力均勻分布。點焊和縫焊接
頭受簡單載荷作用的靜載強度計算公式見表5.5-16,
碳素結構俐、低合金結構鋼和部分侶合金的點焊接
頭、縫焊接頭，其焊縫金屬的許用拉應力為[σ']
其許用切應力[τ0']=((0.3～0.5)[σ'],抗撕拉許用
應力[σ0]=(0.25～0.3)[σ']。




(責任編輯：laugh521521)

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