焊接结构生产

焊接结构生产,在金属结构和机器的制造中，经常需要将两个或两个以上的零件连接在一起。连接方式有两种：一种是机械连接，可以拆卸，如螺栓连接、键连接等；另一种连接是永久性连接，不能拆卸，如铆接、焊接等。 过去金属构件的连接主要采用铆接、螺栓连接。今天，随着焊接技术的迅速发展及应用，焊接已成为金属构件的主要加工方法之一，取代了铆接。但螺栓连接由于他的实用性、灵活性等，现在还在广泛应用。 下面我们先来看看受剪螺栓连接的几种破坏形式。,a、螺杆被剪断 b、连接件半孔壁挤压破坏c、钢板拉（压）断 d、钢板剪坏 e、螺杆弯曲破坏,一、受剪螺栓连接,1、五种破坏形式,螺栓剪断,2、单个螺栓受剪时的工作性能, 弹塑性工作阶段(2后) 螺杆与孔壁接触、挤压。, 相对滑移阶段(1-2) 传递的剪力大于摩擦力，连接板间相对滑移。, 弹性工作阶段(0-1) 传递的剪力小于板间的摩擦阻力，连接板间相对位置保持不变。,螺栓工作分以下三阶段,3、单个螺栓的承载力计算,分螺栓抗剪和螺栓承压两种情况：,图 受轴力作用螺栓群 剪力分布,图3-54 螺栓的承压面,t连接件最小承压总厚度 fcb螺栓承压设计强度,（3-37）,（3-38）, 螺杆抗剪,NVb一个螺栓的抗剪设计承载力 nv 受剪面数目。单剪nv=1，双剪nv=2 d 螺杆直径（公称直径，附录三表3-5。 常用16、20、22、24等，最常用16、20） fvb 螺栓抗剪设计强度，由附表1.3给出。, 螺杆承压,焊接结构生产,第二章 焊接结构强度的基本理论,第一节 电弧焊接头的工作应力,应力集中：所谓应力集中，是指接头局部区域的最大应力 值较平均应力值高的现象。,应力集中系数KT=max/av,应力集中,第一节 电弧焊接头的工作应力,电弧焊接头的工作应力分布,余高：在焊接结构生产中，对接接头的焊缝略高于母材金属的板面，超出母材表面连线上面的那部分焊缝金属的最大高度称为余高。,对接接头,第一节 电弧焊接头的工作应力,电弧焊接头的工作应力分布对接接头,影响应力集中系数的因素：余高h和焊缝向母材金属过渡 的半径r。,余高和过渡半径与应力集中系数的关系,第一节 电弧焊接头的工作应力,电弧焊接头的工作应力分布T形（十字）接头,未开坡口：未焊透，根部和焊趾应力集中很大，KT随减小而减小，随K增大减小。,开坡口：焊透，应力集中系数小于1，基本不存在应力集中。,第一节 电弧焊接头的工作应力,电弧焊接头的工作应力分布搭接接头,根据搭接角焊缝受力的方向：,正面角焊缝：焊缝与力的作用 方向垂直。,侧面角焊缝：焊缝与力的作用 方向相平行。,斜向角焊缝：介于正面角焊缝 和侧面角焊缝之 间。,第一节 电弧焊接头的工作应力,搭接接头正面角焊缝的工作应力分布,在角焊缝的焊根A点和焊趾B点，都有较大的应力集中。,减小角和增大熔深，焊透根部，都可以降低应力集中系数。,第一节 电弧焊接头的工作应力,搭接接头侧面角焊缝的工作应力分布,其特点是最大应力在两端，中部应力最小，而且焊缝较短时应力分布较均匀，焊缝较长时，应力分布不均匀的程度就增加。,通常规定侧面角焊缝不得大于50K（K为焊脚尺寸）。,第一节 电弧焊接头的工作应力,搭接接头联合角焊缝的工作应力分布,既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头称为联合角焊缝搭接接头。,只有侧面角焊缝的搭接接头中，母材金属断面上的应力分布不均匀。,增加正面角焊缝后应力分布较为均匀，截面上两端点上的应力集中得到改善。,第一节 电弧焊接头的工作应力,搭接接头盖板接头中的工作应力分布,第一节 电弧焊接头的工作应力,侧面搭接接头的工作应力均匀化,第一节 电弧焊接头的工作应力,工作焊缝和联系焊缝,焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，即焊缝一旦断裂，结构就立即失效，其应力称为工作应力。,第二节 焊接结构的静载强度计算,工作焊缝,工作焊缝和联系焊缝,焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，其应力称为联系应力。,联系焊缝,第二节 焊接结构的静载强度计算,焊接接头强度计算的假设,第二节 焊接结构的静载强度计算,焊接接头强度计算的假设,7）角焊缝的破断面在角焊缝截面的最小高度上，其值等于内接三角形高a，直角等腰角焊缝的计算高度：,8）采用熔深较大的焊接方法时，应考虑余高和熔深。其角焊缝计算断面高度a为：,a=（K+p）cos45,当K8mm时，可取a等于K当K8mm时，可取p=3mm,第二节 焊接结构的静载强度计算,电弧焊接头的静载强度计算,电弧焊接头静载强度计算的一般表达式为:,或,式中,为平均工作应力; 为焊缝的许用应力.,第二节 焊接结构的静载强度计算,对接接头的静载强度计算,不考虑焊缝余高焊缝长度取实际长度计算厚度取两板中较薄者如果焊缝的许用应力与基本金属的相等,则不必进行强度计算,第二节 焊接结构的静载强度计算,对接接头的静载强度计算,受垂直板面弯矩(M2):,受拉时:,受压时:,受剪切时:,受板平面内弯矩(M1):,第二节 焊接结构的静载强度计算,两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接在一起，两端受284000N的拉力，材料为Q235-A钢， t =142MPa，试校核其焊缝强度。,对接接头的静载强度计算,例1,第二节 焊接结构的静载强度计算,对接接头的静载强度计算,解： 已知F284000N，L500mm， 15mm， t 142MPa，,所以这个对接接头焊缝强度满足要求，结构工作时是安全的。,第二节 焊接结构的静载强度计算,受拉时计算公式,对接接头的静载强度计算,例2 两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235A钢，试设计焊缝的长度（钢板宽度）。解 由公式(3-2)可得由已知条件知Q=29300N，=10mm；由表2-3中查得98MPa，代入上式得,取L=32mm, 即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.,第二节 焊接结构的静载强度计算,受剪切时计算公式,搭接接头的静载强度计算,受拉、压搭接街头的静载强度计算,第二节 焊接结构的静载强度计算,搭接接头的静载强度计算,例3 将100mm 100mm 10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，见下图。受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的合理尺寸K和L应该是多少？,第二节 焊接结构的静载强度计算,解 从材料手册查得角钢断面面积A=19.2cm2；许用拉应力t 160MPa160N/mm2，焊缝许用切应力=100MPa100N/mm2角钢的允许载荷F=At =19200mm160 N/mm2=307200N。假定接头上各段焊缝中切应力都达到焊缝许用切应力值，即。若取K10mm，用焊条电弧焊，则所需的焊缝总长度为：,搭接接头的静载强度计算,第二节 焊接结构的静载强度计算,角钢一端的正面角焊缝L3=100mm，则两侧焊缝总长度为339mm。根据材料手册查得角钢的拉力作用线位置e28.3mm，按杠杆原理，则侧面角焊缝L2应承受全部侧面角焊缝应该承受载荷的28.3%。故,搭接接头的静载强度计算,另外一侧的侧面角焊缝长度应该是：,取L1250mm，L2100mm .,第二节 焊接结构的静载强度计算,焊缝许用应力,第一种方法:按基本金属的许用应力乘以一个系数,确定焊缝的许用应力.这个系数主要是根据所用焊接方法和焊接材料而确定.第二种方法:采用已经规定的具体数值,这种方法多为某类产品行业所用.,第二节 焊接结构的静载强度计算,第三节 焊接结构的疲劳破坏,焊接结构的疲劳破坏,疲劳的概念,是材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。,第三节 焊接结构的疲劳破坏,影响焊接结构疲劳性能的因素,应力集中和表面状态的影响,焊接残余应力的影响,焊接缺陷的影响,第三节 焊接结构的疲劳破坏,应力集中和表面状态的影响,构件上缺口越尖锐，应力集中越严重，疲劳强度降低也越大。焊接接头中，承载焊缝的缺口效应比非承载焊缝强烈。,应力集中的影响：,表面状态对疲劳强度的影响：,表面状态粗糙相当于存在很多微缺口，这些缺口的应力集中导致疲劳强度下降，表面越粗糙，疲劳强度降低的越严重。,第三节 焊接结构的疲劳破坏,第三节 焊接结构的疲劳破坏,低、中、高强度结构钢焊接接