Сварные соединения расчет на прочность соединений встык. Расчет сварных швов на прочность примеры
Расчет сварного соединения с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента / Расчет и конструирование сварных соединений / 3dstroyproekt.ru
Консоль, подвергающаяся действию продольной и поперечной сил и момента, прикрепляется угловым швом по периметру соприкасающихся поверхностей { рис. 1 } .
Продольная сила $N = 195$ кН, поперечная сила $Q = 30$ кН, изгибающий момент $М = 24,5$ кНм. Материал консоли - сталь марки 18пс $R_ { un } = 370$ МПа, $R_ { wz } = 165$ МПа. Сварка выполняется полуавтоматом в углекислом газе проволокой диаметром 2 мм марки Св-08Г2С в нижнем положении $R_ { wf } = 215$ МПа; $\beta _ { f } = 0,9; \beta _ { z } = 1,05$. Коэффициенты условий работы $\gamma _ { wz } =\gamma _ { c } = 1$.
Рис. 1. К расчету сварного соединения с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента
Необходимо определить катет углового шва.
Решение
Сечение, по которому следует производить расчет сварного соединения для указанного сочетания стали, сварочной проволоки и способа сварки - по металлу границы сплавления. Принимаем $k_ { f } = 10$ мм.
1). Определяем напряжение в соединении от продольной силы $N:\tau _ { N } =N / A_ { w } $, где расчетная площадь шва $A_ { w } = 2 (l_ { 1 } +l_ { 2 } ) k_ { f } \beta _ { z } $.
С учетом того, что расчетная длина шва принимается меньше его полной длины на 10 мм $l_ { 1 } = 19,5$ см, $l_ { 2 } = 15,5$ см:
$A_ { w } = 2(19,5 + 15,5) \cdot 1 \cdot 1,05 = 73,5$ см$^ { 2 } $.
$\tau _ { N } = 195 \cdot 10 / 73,5 = 26,5$ МПа.
2). Определяем напряжение в соединении от поперечной силы $Q$.
Результирующее напряжение $\tau _ { Q рез } $ является суммой векторов напряжения от силы $Q$, перенесенной в центр тяжести периметра швов $(\tau _ { Q } )$ и напряжения от момента $(\tau _ { мQ } )$:
$\tau _ { Q } =Q / A_ { w } = 30 \cdot 10 / 73,5 = 4,1$ МПа; $ \tau _ { мQ } =M\sqrt { x^2+y^2 } /\left( { I_ { zx } +I_ { zy } }\right). $
Моменты инерции расчетного сечения соединения по металлу границы сплавления относительно его главных осей:
$I_ { zx } \approx \beta _ { z } { \ { } 2l^ { 3 } _ { 2 } k_ { f } / 12 + 2l_ { 1 } k_ { f } [(l_ { 2 } +k_ { f } ) / 2]^ { 2 } { \ } } = \\ = 1,05 { \ { } 2 \cdot 15,5^ { 3 } \cdot 1/12 + 2 \cdot 19,5 \cdot 1[(15,5 + 1) / 2]^ { 2 } { \ } } = 3439$ см$^ { 4 } $,
$I_ { zy } \approx \beta _ { z } { \ { } 2l^ { 3 } _ { 1 } k_ { f } / 12 + 2l_ { 2 } k_ { f } [(l_ { 1 } +k_ { f } ) / 2]^ { 2 } { \ } } = \\ = 1,05 { \ { } 2 \cdot 19,5^ { 3 } \cdot 1/12 + 2 \cdot 15,5 \cdot 1 [(19,5 + 1) / 2]^ { 2 } { \ } } = 4717$ см$^ { 4 } $.
Расстояние точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения соединения:
$\sqrt { x^2+y^2 } =\sqrt { 10^2+8^2 } =12,8$ см.
$\tau _ { мQ } = 30 \cdot 10^ { 3 } \cdot 12,8 / 8156 = 47$ МПа.
Результирующее напряжение от действия поперечной силы в плоскости $XOY$:
$\tau _ { Q { рез } } =\sqrt { \tau _Q^2 +\tau _ { мQ } ^2 +2\tau _Q \tau _ { мQ } \cos \alpha } $ ,
где $\alpha $ - угол, определяемый размерами соединения (см. рис. \href { } { 17 } ).
$\tau _ { Q { рез } } =\sqrt { 4,1^2 +47^2 +2\cdot 4,1\cdot 47\cdot 0,78 } =50,3$ МПа.
3). Определение напряжения в соединении от момента $М$:
$\tau _ { м } =Мy_ { max } / I_ { zy } $;
$y_ { max } =l_ { 1 } / 2 + k_ { f } = 20 / 2 + 1 = 11$ см;
$\tau _ { м } = 24,5 \cdot 10^ { 3 } \cdot 11 / 4717 = 57$ МПа.
4). Результирующее напряжение от действия продольной силы $N$ и момента $М $ в плоскости $XOZ$:
$\tau _ { мN } =\sqrt { \tau _м^2 +\tau _N^2 } =\sqrt { 57^2 +26,5^2 } =62,8$ МПа.
5). Определение угла между векторами $\vec { \tau } _ { мN } $ и $\vec { \tau } _ { Q { рез } } $.
Угол $\phi $ определяют, пользуясь координатным методом в пространстве и свойством скалярного произведения двух векторов: $ \cos \varphi =\vec { a } \vec { b } /\left( { \left| { \vec { a } }\right|\cdot \left| { \vec { b } }\right| }\right), $ где $\vec { a } $ и $\vec { b } $ - векторы; $\vert \vec { a } \vert $ и $\vert \vec { b } \vert $ - длины векторов.
Поскольку скалярное произведение двух векторов равно сумме произведений соответствующих координат этих векторов $\vec { a } \cdot \vec { b } =x_ { 1 } x_ { 2 } +y_ { 1 } y_ { 2 } $ и длина вектора равна корню квадратному из суммы квадратов его координат $\left| { \vec { a } }\right|=\sqrt { x_1^2 +y_1^2 +z_1^2 } , \cos \varphi =\left( { x_1 x_2 +y_1 y_2 +z_1 z_2 }\right)/\left( { \sqrt { x_1^2 +y_1^2 +z_1^2 } \sqrt { x_2^2 +y_2^2 +z_2^2 } }\right)$.
В рассматриваемом примере координаты вектора $\vec { \tau } _ { мN } $:
$х_ { 1 } = \tau _ { N } ; y_ { 1 } = 0; z_ { 1 } =\tau _ { м } $;
координаты вектора $\vec { \tau } _ { Q { рез } } $:
$x_ { 2 } =\tau _ { мQ } sin \alpha ; y_ { 2 } =\tau _ { мQ } cos \alpha +\tau _ { Q } ; z_ { 2 } = 0$; $ \begin{array} { c } \cos \varphi =\tau _N \tau _ { мQ } \sin \alpha /\left[ { \tau _ { мQ } \sqrt { (\tau _ { мQ } \sin \alpha )^2+(\tau _ { мQ } \cos \alpha +\tau _Q )^2 } }\right]= \\ =26,5\cdot 47\cdot 0,625/\left[ { 62,8\sqrt { (47\cdot 0,625)^2+(47\cdot 0,78+4,1)^2 } }\right]=0,25. \\ \end{array} $
6). Определяем суммарное напряжение в соединении
$\tau _z =\sqrt { \tau _ { мN } ^2 +\tau _ { Q { рез } } ^2 +2\tau _ { мN } \tau _ { Q { рез } } \cos \varphi } =\sqrt { 62,8^2+50,3^2+2\cdot 62,8\cdot 50,3\cdot 0,25 } =89,7$ МПа,
$\tau _ { z } / R_ { wz } = 89,7 / 165 = 0,54$.
Таким образом, при $k_ { f } = 10$ мм суммарное напряжение в 0,54 раза меньше расчетного сопротивления. Следовательно, катет шва в соединении следует принять $k_ { f } $ = 6 мм.
7). Проверяем прочность соединения при $k_ { f } = 6$ мм:
Проверка прочности соединения при $k_ { f } = 5$ мм показывает правильность расчета:
$А_ { w } = 2 (19,5 + 15,5) 0,6 \cdot 1,05 = 44,1$ см$^ { 2 } $;
$\tau _ { N } = 195 \cdot 10 / 44,1 = 44,2$ МПа;
$\tau _ { Q } = 30 \cdot 10 / 44,1 = 6,8$ МПа;
$I_ { zx } = 1983 см^ { 4 } ; I_ { zy } = 2754$ см$^ { 4 } $;
$\tau _ { мQ } = 30 \cdot 10^ { 3 } \cdot 12,8 / 4737 = 81$ МПа;
$\tau _ { Q { рез } } =\sqrt { 6,8^2 +81^2 +2\cdot 6,8\cdot 81\cdot 0,78 } =86,4$ МПа;
$\tau _ { м } = 24,5 \cdot 10^ { 3 } \cdot 10,3 / 2754 = 92$ МПа;
$\tau _ { мN } =\sqrt { 92^2 +44,2^2 } =102$ МПа;
$\cos \varphi =44,2\cdot 81\cdot 0,625/\left[ { 102\sqrt { \left( { 81\cdot 0,625 }\right)^2+\left( { 81\cdot 0,78+6,8 }\right)^2 } }\right]=0,25$;
$\tau _z =\sqrt { 102^2+86,4^2+2\cdot 102\cdot 86,4\cdot 0,25 } =149 < 165$ МПа.
3dstroyproekt.ru
Сварные соединения расчет на прочность соединений встык.
Гипотезы положенные в основу расчета на прочность:
1)напряжения по длине и ширине сварного шва распределены равномерно.
2)встыковые швы разрушаются в зоне термического влияния.
3)угловые швы разрушаются по биссекторному сечению прямого угла сварного шва,
а)стыковое соединение под действием растягивающего усилия.
σ≤[ σ1]
F/lδ≤[ σ1]
б)сварной шов под действием момента в плоскости.
6M/δl2≤[ σ']
в)момент из плоскости
6М/ δ2l≤[ σ']
 |  | ||
1рис.-
стыковой сварной шов с отбортовкой.
2рис. - стыковой шов односторонний.
3рис. - стыковой сварной шов односторонний с подваркой.
4рис. - стыковой сварной шов с односторонним скосом двух кромок и подваркой
5рис. - стыковой сварной шов двусторонний, с двусторонним скосом.
6рис. - стыковой шов двусторонний, с двусторонним скосом двух кромок.
7рис. - стыковой шов односторонний с криволинейной разделкой двух кромок.
25 Сварные соединения внахлест
Одна деталь накладывается на другую. Осуществляется соединение угловыми швами. В зависимости от расположения шва относительно внешней силы различают:
1,лобовые
2,фланговые
3,комбинированные
4,косые
Лобовой сварной шов перпендикулярно F.
Косой сварной шов.
Фланговый сварной шов параллельный F.
Все нахлесточные соединения осуществляются угловыми швами.
Виды угловых швов:
1рис. Нормальный угловой шов
2рис. Выпуклый угловой шов
3рис. Специальный угловой шов
4рис. Вогнутый угловой шов
Выпуклый сварной шов не рекомендуется. Специальный угловой шов применим при вибрационной нагрузке. Вогнутый сварной шов применяется при ответственных случаях, при вибрационной нагрузке. Этот шов самый дорогой, т.к. требует глубокого проплавления и последующей механической обработки.
Рекомендации по конструированию.
1.длина фланговых швов ограничивается ( 
Ф≤60к), во избежании концентрации напряжения, которое увеличивается с увеличением длины шва.
2.Длина лобовых швов не ограничивается
3.Длина лобового шва (стыкового, углового) не должна быть меньше 30мм., т.к. неизбежны дефекты шва при включении и выключении дуги.
4.длина нахлеста должна быть меньше 4 толщин соединяемых листов во избежании деформации в области шва.
Сварное соединение втавр.
Соединение осуществляется встыковыми для тонких деталей (рис. 1) и угловыми для массивных профилей (рис. 2).
сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные стыковым швом.Конструирование шва заключается в подготовке кромок к сварке стыковым швом. Шов обычно делают непрерывным по всему периметру соединяемых деталей. Толщина шва обычно равна толщине деталей.Подобные соединения могут воспринимать произвольно направленные нагрузки.При сочетании нескольких силовых факторов применяют метод суперпозиции (независимости действия сил) (см. п. 1.4.8). Условие прочности шваСварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные угловым швом.Конструирование шва упрощается, так как соединение осуществляется сваркой без подготовки кромок. Размеры шва при этом рекомендуется принимать по рекомендациям п. 1.5.2.Соединение может быть нагружено произвольно направленными силами и моментами.Обратите внимание, что условного деления швов на лобовые и фланговые для такого соединения не вводят, хотя при нагружении соединения сдвигающими силами и моментами такое деление можно ввести.Швы тавровых соединений можно делать прерывистыми и непрерывными по всему сечению.При расчетах тавровых соединений угловыми швами используют те же допущения, что и для нахлесточных соединений см. п. 1.5.12)Дополнительно к п. 1.6.2.5, при действии на соединение изгибающих моментов Мх и Мy, возникают дополнительно напряжения, рассчитываемые так:
Если на соединение действуют несколько силовых факторов, приведенных к центру тяжести стыка, то, применяя метод суперпозиции, определяют последовательно 
, 
, 
, 
, 
, 
, и суммируют для наиболее нагруженной зоны сварного стыка
Пользоваться упрощенной методикой расчета тавровых соединений угловыми швами не рекомендуется.Обратите внимание, что в формуле для 
некоторые члены суммируются алгебраически, другие — геометрически.
infopedia.su
Учи своих детей молчать. Говорить они научатся сами
СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ПРЯМЫМ ШВОМ (рис. 1, а).
Допускаемая сила для соединения при растяжении
Р1 = [σ'p]·L·S,
то же при сжатии
Р2 = [σ'сж]·L·S,
где, [σ'p] и [σ'сж] - допускаемые напряжения для сварного шва соответственно при растяжении и сжатии.
При расчете прочности все виды подготовки кромок в стыковых соединениях принимают равноценными.
СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ С КОСЫМ ШВОМ (рис. 1, б).
Допускаемая сила для соединения при растяжении
То же при сжатии
При β = 45° - соединение равнопрочно целому сечению.
НАХЛЕСТОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ (рис. 2).
Соединения выполняют угловым швом. В зависимости от напряжения шва относительно направления шва относительно направления действующих сил угловые швы называют лобовыми (см. рис. 2, а), фланговыми (см. рис. 2. б), косыми (см. рис. 2. в) и комбинированными (см. рис. 2, г).
Максимальную длину лобового и косого швов не ограничивают. Длину фланговых швов следует принимать не более 60К, где К - длина катета шва. Минимальная длина углового шва 30 мм; при меньшей длине дефекты в начале и в конце шва значительно снижают его прочность. Минимальный катет углового шва Кmin принимают равным 3 мм, если толщина металла S >= 3 мм.
Допускаемая сила для соединения где, [τср] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез; К - катет шва; L - весь периметр угловых швов; - для лобовых швов L = l; для фланговых L = 2l1; - для косых L = l/sinβ; - для комбинированных L = 2l1 + l.
СОЕДИНЕНИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (рис. 3).
Силы, передаваемые на швы 1 и 2, находят из уравнений статики
Необходимая длина швов
где, [τ'ср] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез; К - катет шва. Примечание: Допускается увеличение l2 до размера l1.
ТАВРОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Наиболее простое в технологическом отношении.
Допускаемая сила для растяжения
Р = 0,7 [τ'ср] KL
, где, [τ'ср] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез; К - катет шва, который не должен превышать 1,2S (S - наименьшая толщина свариваемых элементов).
Наиболее обеспечивающее лучшую передачу сил.
Допускаемая сила для растяжения
Р1 = [σ'p]·L·S,
то же при сжатии
Р2 = [σ'сж]·L·S,
где, [σ'p] и [σ'сж] - допускаемые напряжения для сварного шва соответственно при растяжении и сжатии.
СОЕДИНЕНИЕ С НАКЛАДКАМИ
Сечение накладок, обеспечивающее равнопрочность целого сечения (см. рис. 6)
где, F - сечение основного металла; [σp] - допускаемое напряжение при растяжении основного металла; [σ'p] - допускаемое напряжение для сварного шва при растяжении.
Сечение накладки, обеспечивающее равнопрочность целого сечения (см. рис. 7):
где, [τ'cp] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез.
СОЕДИНЕНИЕ С ПРОРЕЗЯМИ
Применяют лишь в случаях, когда угловые швы недостаточны для скрепления. Рекомендуется a = 2S , l = (10 ÷ 25)S.
Допускаемая сила, действующая на прорезь
Р = [τ'сp]·L·S,
где, [τ'сp] - допускаемое напряжение для сварного шва на срез.
СОЕДИНЕНИЕ ПРОБОЧНОЕ
Применяют в изделиях, не несущих силовых нагрузок. Пробочную сварку можно применять для соединения листов толщиной от 15 мм.
Если пробочные соединения подвергаются действию срезывающих сил, то напряжение
где, d - диаметр пробки; i - число пробок в соединении.
СОЕДИНЕНИЕ СТЫКОВОЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА
При расчете прочности соединения (см. рис. 9), осуществленного стыковым швом, находящимся под действием изгибающего момента Ми и продольной силы Р, условие прочности
где, W = Sh²/6; F = hS.
При расчете прочности соединения (см. рис. 10, а), осуществленного угловым швом, находящимся под действием изгибающего момента Ми и продольной силы Р, расчетные касательные напряжения в шве
где, Wc = 0,7Kh²/6; Fc = 0,7Kh.
При расчете прочности соединений (см. рис. 10, б), состоящих из нескольких швов и работающих на изгиб, принимают (для приведенного графически случая), что изгибающий момент Ми уравновешивается парой сил в горизонтальных швах и моментом защемления вертикального шва
Если момент Ми и допускаемое напряжение τ заданы, то из полученного уравнения следует определить l и K, задавшись остальными геометрическими параметрами.
ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СВАРНЫХ ШВОВ
Допускаемые напряжения (табл. 1 и 2) для сварных швов принимают в зависимости: а) от допускаемых напряжений, принятых для основного металла; б) от характера действующих нагрузок.
В конструкциях из стали Ст5, подвергающихся воздействию переменных или знакопеременных нагрузок, допускаемые напряжения для основного металла понижают, умножая на коэффициент
где, σmin и σmax - соответственно минимальное и максимальное напряжения, взятые каждое со своим знаком.
1. Допускаемые напряжения для сварных швов в машиностроительных конструкциях при постоянной нагрузке
2. Допускаемые напряжения в МПадля металлоконструкций промышленных сооружений (подкрановые балки, стропильные фермы и т. п.)
Для конструкций из низкоуглеродистых сталей при действии переменных нагрузок рекомендуется принимать коэффициент понижения допускаемых напряжений в основном металле
где, ν - характеристика цикла, ν = Рmin / Pmax; Рmin и Pmax соответственно наименьшая и наибольшая по абсолютной величине силы в рассматриваемом соединении, взятые каждая со своим знаком; Ks - эффективный коэффициент концентрации напряжений (табл. 3). 3. Эффективный коэффициент концентрации напряжения Ks
|
poznayka.org
|
Поиск Лекций
Пример 1. Определить длину швов, прикрепляющих уголок 100x100x10 мм к косынке (рис. 11. а). Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал сталь Ст2. Электроды Э42. В табл. 2 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σp] = 140 МПа. Площадь профиля уголка 1920 мм² ("Уголки стальные горячекатаные равнополочные" ГОСТ 8509-93). Расчетная сила в уголке Р = 140x1920 = 268 800 Н В данном случае допускаемое напряжение при срезе, согласно табл. 1, в сварном шве [τcp] = 140x0,6 = 84 МПа . Требуемая длина швов (при К =10 мм) в нахлесточном соединении согласно расчету к рис. 11а.
Длина лобового шва l = 100 мм: требуемая длина обоих фланговых швов lфл = 458-100 = 358 мм. Так как для данного уголка е1 = 0,7l то длина шва 2 будет l2 - 0,7x358 = 250 мм, длина шва 1 будет l1 = 0,3x358 = 108 мм. Принимаем l2 = 270 мм, l1 = 130 мм. Пример 2. Определить длину l швов, прикрепляющих швеллер №20а. нагруженный на конце моментом М = 2,4x107 Н·мм (рис. 11. б). Материал сталь Ст2. Электроды Э42.
В табл. 2 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σp] = 140 МПа. Допускаемое напряжение при срезе, согласно табл. 1, в сварном шве [τ'cp] = 140x0,6 = 84 МПа . Момент сопротивления сечения швеллера W = 1,67 x 105 мм³ (из ГОСТа) Напряжение σ = 2,4x107 / 1,67x105 = 144 МПа Катет горизонтальных швов К1 = 10 мм, вертикального К2 = 7,5 мм. Из формулы 1 (см. выше) находим
Принимаем l = 200 мм. При этой длине шва напряжение при изгибе
Полученная величина меньше допускаемой [τ'cp] = 84 МПа. ЭЛЕКТРОДЫ Размеры и общие технические требования на покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей и наплавки поверхностных слоев из сталей и сплавов приведены в ГОСТ 9466-75 или кратко здесь. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей (по ГОСТ 9467-75): Электроды изготовляют следующих типов: Э38, Э42, Э46 и Э50 - для сварки низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа: Э42А, Э46А и Э50А - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости; Э55 и Э60 - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву св. 500 до 600 МПа; Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 - для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа; Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2МГ, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ - для сварки легированных теплоустойчивых сталей. Механические свойства металла шва,наплавленного металла и сварного соединения при нормальной температуре (по ГОСТ 9467-75)
ГОСТ 9467-75 предусматривает также типы электродов и механические свойства наплавленного металла или металла шва для легированных теплоустойчивых сталей. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавкиповерхностных слоев с особыми свойствами (по ГОСТ 10051-75)
ГОСТ предусматривает также и другие химический состав, типы и марки электродов. Сварочные материалы, применяемые для сварки стальных конструкций, должны обеспечивать механические свойства металла шва и сварного соединения (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, угол загиба, ударную вязкость) не менее нижнего предела свойств основного металла конструкции. Свариваемые материалы и применяемые электроды: - СтЗкп, СтЗкп, СтЗпс, Сталь 08кп, Сталь 10 - Э42, Э42А, Э46; - Сталь 20 - Э42; - Сталь 25Л - Э46; - Сталь 35Л, Сталь 35, Сталь 45, Ст5кп, Ст5пс - Э50А; - Сталь 20Х, Сталь 40X - Э85; - Сталь 18ХГТ, Сталь 30ХГСА - Э100; - АД1, АД1М, АМг6 - Присадочные прутки. |
|
poisk-ru.ru
Расчет на прочность сварных соединений
Расчет на прочность сварных соединений
Два или несколько сваренных деталей являются сварным узлом. По прочности сварной узел должен быть близким по прочности к цельной детали. Прочность сварного соединения зависит от следующих основных факторов:
- способность к свариванию основного материала,
- способ сварки,
- характер действующих нагрузок.
Хорошо свариваются низко- и среднеуглеродистые стали. Высокоуглеродистые стали, чугуны и сплавы цветных металлов свариваются хуже. Прочность сварного шва снижают непровары, шлаковые и газовые включения. Эти дефекты являются основными причинами образования трещин в процессе сварки и при эксплуатации изделия. Влияние технологических дефектов сварки значительно усиливается при действии переменных и ударных нагрузок.
В результате действия описанных факторов возможное разрушение сварного узла под действием внешних нагрузок происходит в зоне термического влияния, то есть, в зоне шва (рис. 28.11).
Рис. 28.11.
Исходя из этого, расчет прочности стыкового соединения принято проводить по размерам сечения детали в зоне термического влияния. Возможное снижение прочности деталей, связанное со сваркой, учитывается при назначении допускаемых напряжений.
Расчет полосы, состоящей из двух частей, сваренных встык (рис. 28.12а), производится так:
£ (28.4)
где: F – растягивающая сила в Н;
А – площадь сечения полосы в мм2;
b – ширина полосы в мм;
δ – толщина полосы в мм;
[σ] СВ – допускаемое напряжение растяжения для сварного шва;
С учетом коэффициента запаса прочности для сварного соединения можно считать, что
где [σДЕТ] – допускаемое напряжение растяжения для материала дета-
ли, то есть, свариваемых частей полосы.
Рис. 28.12.
Если этот сварной узел нагружен изгибающим моментом М (рис. 28.12б), то расчет производится с учетом осевого момента сопротивления сечения W:
£ (28.5)
Расчет угловых швов приведем на примере соединения полос внахлестку лобовым и фланговыми швами (рис. 28.13). Расчет таких швов приближенно выполняют по среднему напряжению в сечении шва по биссектрисе n – n. Основным напряжением является касательное напряжение τ в этом сечении, а нагрузка считается равномерно распределенной между всеми тремя швами. Условие прочности выглядит так:
£ (28.6)
Рис. 28.13.
где [τСВ] – допускаемое напряжение на срез для сварных соединений.
С учетом коэффициента запаса прочности для сварного соединения можно считать, что
где [τДЕТ] – допускаемое напряжение среза для материала детали, то есть, свариваемых частей полосы.
aim.uz
