焊接接头的静载强度计算

焊工技师、高级技师培训11-1焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算焊接接头的静载强度计算一、工作焊缝和联系焊缝二、焊接接头的设计要点三、焊接接头强度计算的假设四、电弧焊接头的静载强度计算五、焊缝许用应力焊接接头静载强度计算一、工作焊缝和联系焊缝工作焊缝：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，焊缝一旦断裂，结构就会立即失效.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.在结构设计时无需计算联系焊缝的强度,只需计算工作焊缝的强度.焊接接头静载强度计算工作焊缝和联系焊缝焊接接头静载强度计算焊接接头的设计要点应尽量使接头形式简单,结构连续,且不设在最大应力作用截面上.要特别重视角焊缝的设计,不宜选择过大的焊脚.尽量避免在厚度(Z向)方向传递力.接头的设计要便于制造和检验.一般不考虑残余应力对接头强度的影响.焊接接头静载强度计算焊接接头的许用应力设计法（1）强度条件许用应力设计法又称传统设计法或安全系数设计法。它是以满足工作能力为基本要求的一种设计方法，对于一般用途的构件，设计时应满足的强度条件为：工作应力小于许用应力这里的失效应力，如果为屈服准则，则为材料的屈服点，如按断裂准则，则为强度极限；在疲劳强度设计中为疲劳极限。许用应力和许用安全系数一般由国家工程主管部门根据安全和经济原则，按材料的强度、载荷、环境条件、加工质量、计算精确度和构件的重要性等加以确定。我国锅炉和压力容器、起重机、桥梁、铁路车辆等行业都在各自设计规范中确定了各种材料的许用应力和许用安全系数。焊接接头静载强度计算工作应力一般是采用工程力学的理论和方法进行分析计算；对重要构件可采用有限元法等进行分析与计算，以获得更为精确的结果。许用应力设计法所用的参量，如载荷、强度、几何尺寸等都看成为确定量，所以又称为定值设计法。设计表达式简单明了，使用方便，至今仍然是许多工程设计部门采用的设计方法。焊接接头静载强度计算二、焊接接头强度计算的假设残余应力对接头强度没有影响.焊趾处和余高处的应力集中对接头强度无影响.接头的工作应力是均布的,以平均应力计算.正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别.焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响.角焊缝都是在切应力的作用下破坏,按切应力计算其强度.在静载条件下为了计算方便常作如下假设:焊接接头静载强度计算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.余高和少量的熔深对接头的强度没有影响,但是,在采用熔深较大的埋弧焊和CO2气体保护焊时,应给予考虑,角焊缝计算断面高度a为:a=(K+p)cos45°

当K≤8mm时,可取a等于K;当K>8mm时,可取p=3mm.焊接接头静载强度计算三、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:б≤[бˊ]或τ≤[τˊ]式中б,τ为平均工作应力;[бˊ]

[τˊ]为焊缝的许用应力.焊接接头静载强度计算1.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对接接头进行强度计算时焊接接头静载强度计算对接接头受力情况Fs为切力M1为平面内弯矩M2为垂直平面的弯矩焊接接头静载强度计算(1)受拉或受压对接接头受拉时受压时式中F——接头所受的拉力或压力（N）；L——焊缝长度（mm）；δ1——接头中较薄板的厚度（mm）；бt

бp——接头受拉或受压时焊缝中所承受的工作应力（MPa）；[бˊt]——焊缝受拉或受弯时的许用应力（MPa）；[бˊp]——焊缝受压时的许用应力（MPa）；焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算（2）焊缝的许用应力前已述及强度设计用的许用应力通常由国家工程主管部门根据安全和经济原则，根据材料性质，载荷、环境、加工质量、计算和检测精确度和构件的重要性等综合后确定。下表列出一般机器焊接结构中焊缝的许用应力。我国起重机行业和钢制压力容器行业中采用的焊缝许用应力分别列于下表中。焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算焊接接头静载强度计算例题例1两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接，两端受28400N的拉力，材料为Q235—A钢，[бˊt]＝142MPa，试校核其焊缝强度。解:已知F=28400N，L=500mm，δ=5mm，[бˊt]＝142MPa，代入式（2-1）得

所以该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作时是安全的。

焊接接头静载强度计算(2)受剪切对接接头式中

Q——接头所受的切力（N）；L——焊缝长度（mm）；δ1——接头中较薄板的厚度（mm）；τ

——接头焊缝中所承受的切应力（MPa）；[τˊ]——焊缝许用切应力（MPa）；焊接接头静载强度计算例题例2两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235—A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，δ=10mm；由表中查得[τˊ]＝98MPa，代入上式得取L=32mm,即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.焊接接头静载强度计算正面搭接受拉或压焊接接头静载强度计算侧面搭接受拉或压焊接接头静载强度计算联合搭接受拉或压焊接接头静载强度计算例题例4将100mm×100mm×10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，见图2-26。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？

焊接接头静载强度计算解答解

从材料手册查得角钢断面面积A=19.2cm2；许用拉应力[бˊt]＝160MPa＝160N/mm2，焊缝许用切应力[τˊ]=100MPa＝100N/mm2角钢的允许载荷[F]=A[бˊt]=19200mm×160N/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τ＝[τˊ]。若取K＝10mm，用焊条电弧焊，则所需的焊缝总长度为焊接接头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e＝28.3mm，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

另外一侧的侧面角焊缝长度应该是：

取L1＝250mm，L2＝100mm.焊接接头静载强度计算四、焊缝许用应力1.设计应力小于许用应力。2.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.3.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.焊接接头静载强度计算填空1.焊接接头有：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头四种基本形式。2.焊接过程中温度的不均匀；局部材料的相变；和焊接结构的拘束，是造成焊接结构内应力的主要原因。3.焊接变形的基本型式有纵向收缩；横向收缩；角变形；挠曲变形；扭曲变形；破浪变形；错边变形等7种。焊接接头静载强度计算4.在焊接过程中降低和调整焊接残余应力的措施是釆用合理的焊接顺序和方向；反变形増加焊缝自由度；锤击和碾压焊缝；加热拘束部位。5.预防焊接变形的工艺措施常用的方法是反变形法；刚性固定法；合理地选择焊接方法和规范；选择合理的装配焊接顺序等四种方法。6.焊接结构疲劳断裂过程一般由在应力集中处产生初始疲劳裂纹；裂纹稳定扩展；断裂三个阶段组成焊接接头静载强度计算7.焊后消除焊接内应力常用方法是整体高温回火；局部高温回火；机械拉伸（过载法)；温差拉伸（低温消除应力法);振动法等五种方法。8.影响焊接结构金属脆断的主要因素有应力状态；工作温度；加载速度（率)；材料自身状态等四个方面。9.提高焊接接头疲劳强度可釆取的措施是降低应力集中；调整残余应立场；改善材料的机械性能；特殊保护等四种措施。焊接接头静载强度计算1.试分析焊接残余应力对接头静载强度的影响？答题要点：1)纵向残余应力在截面上的分布；2)对塑性材料接头的影响；3)对脆性材料接头的影响；焊接接头静载强度计算2.分析说明焊接残余应力对结构静载强度的影响。答题要点：1)纵向残余应力在截面上的分布；2) 对塑性材料接头的影响；3) 对脆性材料接头的影响；焊接接头静