焊縫結(jié)構(gòu)與計算

焊接培訓(xùn)教材焊縫的構(gòu)造與計算張明錄對接焊縫的構(gòu)造與計算角焊縫的構(gòu)造與計算直角角焊縫連接計算直角角焊縫的強(qiáng)度計算一.對接焊縫的構(gòu)造與計算1.對接焊縫的構(gòu)造(1)對接焊縫的坡口形式:對接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和施工條件有關(guān)。1)當(dāng):t<6mm(手工焊),t<10mm(埋弧焊)時可不做坡口，采用直邊縫；2)t=7~20mm時，宜采用單邊V形和雙邊V形坡口；3)t>20mm時，宜采用U形、K形、X形坡口。t--焊件厚度(e)

(f)C=0.5~2mm(a)pC=3~4mm(b)(d)(C)4(2)V形、U形坡口焊縫單面施焊,但背面需進(jìn)行清根,再封底焊。5(3)對接焊縫的起、滅弧點已出現(xiàn)缺陷，一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能用引弧板時，每條焊縫的計算長度等于實際長度減去2t?。t?一較薄焊件厚度:(4)當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm時,應(yīng)做坡度不大于1:2.5(靜載)或1:4(動載)的斜角,以平緩過度,減小應(yīng)力集中。二.對接焊縫的計算A.動荷載作用下部分焊透的對接焊縫不宜用做垂直受力方向的連接焊縫；B.對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其強(qiáng)度可視為與母材相同，不與計算。三級焊縫需進(jìn)行計算；C.對接焊縫可視作焊件的一部分，故其計算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計算相同。D.對接焊縫分為:焊透和部分焊透兩種；t—板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；f"、f?"—對接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。當(dāng)不滿足上式時,可采用斜對式中:N—軸心拉力或壓力；1.軸心力作用下的對接焊縫計算另:當(dāng)tanθ≤1.5時，不用驗算!接焊縫連接如圖

B。BA(1)板件間對接連接因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為:故其強(qiáng)度計算公式為:σT式中:W—焊縫截面模量；S--焊縫截面面積矩；Iy--焊縫截面慣性矩。2.M、V共同作用下的對接焊縫計算101+tí≤1.1f"B.對于翼緣與腹板交接點焊縫(1點),其折算應(yīng)力尚應(yīng)滿足下式要求:考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。A.對于焊縫的σmax和

Tmax應(yīng)滿足式3-2和3-3要求；(2)工字形截面梁對接連接計算1焊縫截面σ?σTmaxmaxT11三.角焊縫的構(gòu)造與計算1.角焊縫的形式和受力分析(1)角焊縫的形式:直角角焊縫、斜角角焊縫1)直角角焊縫:凹面式普通式平坡式12對于a>135°或a<60°斜角角焊縫,除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。安he=0.7hf銳角角焊縫

鈍角角焊縫2)斜角角焊縫按he=0.7hf132.直角角焊縫的受力分析(1)側(cè)面角焊縫(側(cè)焊縫)14試驗表明側(cè)面角焊縫主要承受剪力,強(qiáng)度相對較低,塑性性能較好。因外力通過焊縫時發(fā)生彎折,故剪應(yīng)力沿焊縫長度分布不均勻,兩端大中間小,l,/h越大剪應(yīng)力分布越不均勻。A.應(yīng)力分析剪應(yīng)力T15B.側(cè)面角焊縫(側(cè)焊縫)破壞形式NNt:16(2)正面角焊縫17正面角焊縫應(yīng)力狀態(tài)正面角焊縫受力復(fù)雜,應(yīng)力集中嚴(yán)重,塑性較差,但強(qiáng)度較高,與側(cè)面角焊縫相比可高出35%--55%以上。A.應(yīng)力分析18B.正面角焊縫的破壞形式19(3)斜角焊縫斜焊縫的受力性能介于側(cè)面角焊縫和正側(cè)面角

焊縫之間。20四.角焊縫的構(gòu)造1.最大焊腳尺寸h?為了避免焊縫處局部過熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，hf.mx應(yīng)滿足以下要求:hr,max≤1.2t?(鋼管結(jié)構(gòu)除外)式中:t?---較薄焊件厚度。對于板件邊緣的角焊縫，尚應(yīng)滿足以下要求:當(dāng)t≤6mm時，hr,max≤t;當(dāng)t>6mm時，hr,max≤t-(1~2)mm;2.最小焊腳尺寸hímin為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂，應(yīng)滿足以下要求:h,mtn≥1.5√t?(計算數(shù)值只進(jìn)不舍)式中:t?----較厚焊件厚度另:對于埋弧自動焊htmin可減去1mm;對于T型連接單面角焊縫h,min應(yīng)加上1mm;當(dāng)t?≤4mm時，hmin=t?3.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，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(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會漸趨均勻；當(dāng)焊縫長度達(dá)到一定的長度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故:l≤60h,注:(1)當(dāng)實際長度大于以上值時，計算時不與考慮；(2)當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長分布時，不受上式限制。4.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)定:l≥8h,且不得小于40mm5.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:A.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:l≥bB.為了避免焊縫橫向收縮時引起板件的供曲太大，規(guī)范規(guī)定:b≤16t?(t?>12mm)或190mm(t?≤12mm)C.當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時,應(yīng)作2h?的繞角焊,且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。D.在搭接連接中,搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍,且不得小于25mm。26五.直角角焊縫的強(qiáng)度計算公式1.試驗表明,直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部,故通常將45°截面作為計算截面,作用在該截面上的h---焊縫厚度、h?

一熔深h?—凸度、d—焊趾、e—焊根應(yīng)力如下圖所示:√o2+3(r2+t2)=f.”式中:f--焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度縫強(qiáng)度設(shè)計值，是根據(jù)抗剪條√o2+3(x2+r2)=f,^=√3f;2.實際上計算截面的各應(yīng)力分量的計算比較繁難，為了簡化計算，規(guī)范假定:焊縫在有效截面處破壞，且破壞時各應(yīng)力分量滿足以下折算應(yīng)力公式284.直角角焊縫的強(qiáng)度計算公式:a=n=Tf=tT?=Tí上式即為規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計算通用公式βr—正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)；靜載時取1.22,動載時取1.0。+r}

≤f;”將能量強(qiáng)度條件可得:整理上式,并令β1.22得:βf32二

f+3二30以上各式中:h?=0.7h?;l,—角焊縫計算長度，考慮起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實際長度減去2hr。對于正面角焊縫，Tr=0,可得:對于側(cè)面角焊縫，σr=0,可得:31六.各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計算1.軸心力作用下(1)軸心力作用下的蓋板對接連接:A.僅采用側(cè)面角焊縫連接:N'=β;f'

Zl’h

M.sf;B.采用三面圍焊連接:(2)T形角焊縫連接o,-2代入式3-13驗算焊縫強(qiáng)度，即:+r}

≤f;"N.XANθN,yfβfWW34k?--

肢背焊縫內(nèi)力分配系數(shù)k?--

肢尖焊縫內(nèi)力分配系數(shù)(3)角鋼角焊縫連接A.僅采用側(cè)面角焊縫連接由力及力矩平衡得:N=N?+N?N?e?=N?e?故:角鋼類型連接形式內(nèi)力分配系數(shù)肢背K1肢尖K2等肢(邊)角鋼0.70.3不等肢(邊)角鋼

短肢連接0.750.25不等肢(邊)角鋼

長肢連接0.650.35角鋼上角焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)36對于設(shè)計問題:2(…-;ZI2=f;對于校核問題:37B.采用三面圍焊N?=Zlh?β,f}N?=Zbh?β;f)由力及力矩平衡得:余下的問題同情況‘A'N?=k?N-38對于設(shè)計問題:對于校核問題:39C.采用L形圍焊N?=0由平衡條件可得:N?=2k?NN?=N-N?對于設(shè)計問題:402.N、M、V共同作用下(1)偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計算:41對于A點:式中:I,—全部焊縫有效截面對中和軸的慣性矩；h?—兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。(2)V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計算:42式中:h?、lw?—腹板焊縫的計算長度；he,z—腹板焊縫截面有效高度。VTjB=tfh??I,W.2+r?m≤f)"強(qiáng)度驗算公式:對于B點:fBh43假定：A、被連接件絕對剛性，焊縫為彈性，即：T作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢；B、T作用下焊縫群上任意點的應(yīng)力方向垂直于該點與焊縫形心的連線，且大小與r成C.在V作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。故：該連接的設(shè)計控制點為A點和A'點將F向焊縫群形心簡化得:V=FT=F(e?+e?)3.T