焊接接头强度与计算
焊接强度计算
受扭矩的接头强度计算
① 矩形截面构件的接头 若开坡口四周全焊，接头的 最大切应力按下式计算：
τ max
Mn = 2 ⋅ Z ⋅ (h − Z )( B − Z )
若不开坡口四周全部角焊， 接头的最大切应力为：
τ max
Mn = 2 × 0.7 ⋅ K (h + 0.7 K )( B + 0.7 K )
受弯矩联接接头的强度计算
① 若构件同时承受弯矩M和轴向力N时，焊缝中应 力分别求出和，由于两者方向相同，所以合成应 力： τ 合 = τ N + τ M ② 若构件同时承受横向力P和轴力N时，则要同时 考虑弯矩M=P·L和轴向力N及剪切力Q=P的作用。 由于构件承受切力Q时，只是腹板承受的，故切 力只由联接腹板的焊缝承受，并设切应力沿焊缝 均匀分布。计算联接的焊缝强度时，应验算两个 位置的合应力： 一个是盖板外侧受拉 M N y max + ≤ [τ ' ] 的焊缝的合成应力： τ 合 = Ix 0 .7 K ⋅ L 另一个是腹板立焊缝 M h N τ合 = ( ⋅ + ) 2 + τ θ2 ≤ [τ ' ] 端点的合成应力： I x 2 0.7 K ⋅ l
② 单面焊的正面、侧面联合 塔接焊缝的强度公式：
P τ= = ≤ [τ ' ] α ⋅ ∑ l 0.7 K ⋅ ∑ l
P
受弯矩的搭接接头计算
2.受弯矩的搭接接头计算 方法有三种： ① 分段计算法：
τ=
M h2 0.7 K [l (h + K ) + ] 6
② 轴惯性矩计算法 最大切应力： M τ max = ⋅ y max ≤ [τ ' ] IX
载荷平行于焊缝丁字接头强度计算
结构连接强度计算公式
结构连接强度计算公式在工程结构设计中，连接强度是一个非常重要的参数。
连接强度的大小直接影响着整个结构的安全性和稳定性。
因此，准确计算结构连接强度是非常重要的。
在本文中，我们将介绍结构连接强度的计算公式，并对其进行详细解析。
结构连接强度的计算公式通常由材料的强度和连接方式的特点决定。
一般来说，结构连接强度的计算公式可以分为以下几种类型，焊接连接、螺栓连接和胶合连接。
下面我们分别来介绍这几种连接方式的计算公式。
焊接连接的计算公式通常包括焊接接头的计算和焊缝的计算两部分。
焊接接头的计算公式一般为，P = σw × A，其中P为焊接接头的承载能力，σw为焊缝的抗拉强度，A为焊缝的有效截面积。
焊缝的计算公式一般为，σw = 0.7 ×σw0，其中σw0为焊材的抗拉强度。
通过这两个公式可以计算出焊接接头的承载能力。
螺栓连接的计算公式通常包括螺栓的拉伸计算和剪切计算两部分。
螺栓的拉伸计算公式一般为，P = σb × A，其中P为螺栓的承载能力，σb为螺栓的抗拉强度，A为螺栓的有效截面积。
螺栓的剪切计算公式一般为，P = τ× A，其中P为螺栓的承载能力，τ为螺栓的抗剪强度，A为螺栓的有效截面积。
通过这两个公式可以计算出螺栓的承载能力。
胶合连接的计算公式通常为，P = τ× A，其中P为胶合接头的承载能力，τ为胶合材料的剪切强度，A为胶合接头的有效截面积。
通过这个公式可以计算出胶合接头的承载能力。
除了以上介绍的几种连接方式外，还有一些特殊的连接方式，其计算公式也各有特点。
在实际工程中，我们需要根据具体的连接方式和材料的特性来选择合适的计算公式，并进行准确的计算。
在进行结构连接强度计算时，我们还需要考虑一些特殊因素，如温度、湿度、腐蚀等。
这些因素都会对连接强度产生影响，因此在计算时需要进行合理的考虑和修正。
总之，结构连接强度的计算公式是工程设计中非常重要的一部分。
焊接接头强度与韧性的计算
焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述1 焊接接头的强度匹配长期以来，焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。
在实际的焊接结构中，焊缝与母材在强度上的配合关系有三种：焊缝强度等于母材（等强匹配），焊缝强度超出母材（超强匹配，也叫高强匹配)及焊缝强度低于母材（低强匹配).从结构的安全可靠性考虑，一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等，即所谓“等强”设计原则。
但实际生产中，多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料，而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。
熔敷金属不等同于焊缝金属，特别是低合金高强度钢用焊接材料,其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多.所以,就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。
超强匹配是否一定安全可靠，认识上并不一致，并且有所质疑。
九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值"不大于98MPa;美国的学者Pellini则提出〔1〕，为了达到保守的结构完整性目标，可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝（即低强匹配）；根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果〔2〕，低强匹配也是可行的，并已在工程上得到应用.但张玉凤等人的研究指出〔3〕，超强匹配应该是有利的。
显然，涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则,还缺乏充分的理论和实践的依据，未有统一的认识。
为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据，清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”.课题的研究内容有：490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度，690~780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度，无缺口焊接接头的抗拉强度,深缺口试样缺口顶端的变形行为，焊接接头的NDT试验等。
大量试验结果表明：（1）对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢，选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。
如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素,选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理.该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。
焊缝抗剪强度计算
焊缝抗剪强度计算
一、焊缝抗剪强度
焊缝抗剪强度是指沿轴向方向上，将焊缝施加梁顶端的端头载荷，焊缝所承受的最大拉拔应力强度，是衡量焊接结构的剪切强度的重要参数。
焊缝的抗剪强度取决于焊缝的尺寸、形状、材料种类和焊接工艺等。
考虑焊缝的承载力，即焊缝头部弯曲和弯起；焊缝的抗剪强度主要取决于焊接材料的强度，焊缝形状，焊接缝宽和焊道宽度。
（1）焊接接头的抗剪强度为：
σts=K1·K2·K3·σb·[1+(h/2b)·(M/σb–1)]
其中：σts，焊接接头的抗剪强度；K1、K2、K3，焊接接头的规格系数；σb，焊接接头材料单位块的抗拉应力；h，焊接接头的宽度（也称焊道宽度）；b，焊接接头焊缝缝口的宽度；M，焊接接头厚度。
（2）焊接接头的规格系数的计算：
K1=0.6+0.4·（2h/b）
K2=1+0.03·[(h-1)/b]
K3=1-0.01·[(M-2h)/b]
（1）当焊缝头部弯起高度h≤20mm时，焊缝的抗剪强度σts为：σts=K1·K2·K3·σb·[1+(h/2b)·(M/σb–0.6)]
（2）当焊缝头部弯起高度h≥20mm时。
第九课 焊接接头静载强度计算
τ= α
∑l
F
=
F 0.7 K
∑l
≤ [τ ' ]
7
例四：将100×100×10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢 板上，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？ 解：由手册查得角钢 截面积A＝19.2cm2，许用拉应力[σt’]=160Mpa 焊缝的许用应力[τ‘]＝100Mpa，角钢的重心距e=28.3mm 则角钢的许用载荷[F]＝A [σt’]＝19.2×10-4×160×106 ＝307200N，设接头上各段焊缝中的切应力都达到焊缝许 用切应力，若取K＝10mm，则所需焊缝总长为： ΣL＝F/（0.7K[τ’]）＝307200/（0.7×10×10-3×100 × 106）＝0.439m=439mm
第二节 焊接应力集中
1.应力集中的概念 在焊接结构几何形状突变处或不连续处应力突 然增大的现象。
K
T
σ = σ
max m
2.焊接接头中产生应力集中的原因 （1）焊接工艺缺陷 （2）焊接接头处几何形状的改变 （3）不合理的接头形式和不合理的焊缝外形
1
第三节 焊接接头的静载强度计算
一、工作焊缝和联系焊缝
8
合理布置焊缝： 正面角焊缝L3＝100mm，则侧面角焊缝总长为 339mm，考虑到两侧角焊缝均匀受力及合力作用线 应当通过角钢重心，根据力的平衡原理，可得出下 列方程组：
L1 + L 2 = 339 L1e = L 2( L3 e)
解方程组得：L1＝243mm，L2＝97mm 实际取L1＝250mm，L2＝100500mm的钢板对接在 一起，两端受284000N的拉力，材料为Q235-A钢， [σt’]＝142Mpa，试校核其焊缝强度。 解： σt＝F/（Lδ1）＝284000/（500×5）＝ 113.6Mpa 例二：两块板厚为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）,[τ/]=98MPa。 解：由 得 Q Q Q '
搭接焊接的强度计算公式
搭接焊接的强度计算公式搭接焊接的强度计算公式主要包括两个方面，焊接接头的抗拉强度和抗剪强度。
在进行搭接焊接时，我们通常需要计算这两种强度以评估焊接接头的可靠性。
首先，让我们来看看搭接焊接接头的抗拉强度计算公式。
抗拉强度是指焊接接头在受拉载荷作用下的最大承载能力。
通常情况下，我们可以使用以下公式来计算搭接焊接接头的抗拉强度：\[ \sigma_t = \frac{F}{A} \]其中，σt表示焊接接头的抗拉强度，F表示受拉载荷，A表示焊接接头的横截面积。
在计算横截面积时，我们需要考虑焊缝的有效截面积以确保计算结果的准确性。
接下来，让我们来看看搭接焊接接头的抗剪强度计算公式。
抗剪强度是指焊接接头在受剪载荷作用下的最大承载能力。
通常情况下，我们可以使用以下公式来计算搭接焊接接头的抗剪强度：\[ \tau = \frac{F}{A} \]其中，τ表示焊接接头的抗剪强度，F表示受剪载荷，A表示焊接接头的横截面积。
与抗拉强度的计算类似，我们需要考虑焊缝的有效截面积以确保计算结果的准确性。
在进行搭接焊接的强度计算时，我们还需要考虑一些其他因素，例如焊接材料的强度、焊接接头的几何形状、焊接工艺的质量等。
这些因素都会对焊接接头的强度产生影响，因此在进行强度计算时需要进行综合考虑。
除了以上介绍的抗拉强度和抗剪强度外，我们还可以通过一些其他方法来评估搭接焊接接头的强度，例如有限元分析、试验验证等。
这些方法可以帮助我们更准确地评估焊接接头的强度，并为焊接工艺的优化提供参考。
总之，搭接焊接的强度计算是焊接工程中非常重要的一环。
通过合理地计算焊接接头的抗拉强度和抗剪强度，我们可以评估焊接接头的可靠性，并为焊接工艺的设计和优化提供指导。
希望本文可以帮助读者更好地理解搭接焊接的强度计算方法，并在实际工程中加以应用。
各类焊缝连接的强度计算
各类焊缝连接的强度计算焊缝是一种将金属材料通过熔化和凝固来连接的工艺。
焊接连接的强度是判断焊缝质量的重要指标之一，也是确保焊接结构安全可靠的关键因素之一、下面将介绍不同类型焊缝连接的强度计算方法。
1.纵向接头焊缝强度计算方法纵向接头焊缝是指在连接件的纵向方向上进行焊接。
若焊缝的宽度为b，其强度计算方法如下所示：强度=焊缝截面积×焊缝的强度焊缝截面积=焊缝宽度×连接件的长度焊缝的强度可以通过实验得出，一般根据焊缝的类型和焊接材料的强度来确定。
2.横向接头焊缝强度计算方法横向接头焊缝是指在连接件的横向方向上进行焊接。
横向接头焊缝的强度计算方法与纵向接头焊缝类似，只是焊缝的宽度和连接件的长度需要根据具体情况来确定。
3.对接焊缝强度计算方法对接焊缝是将两个平行连接件通过焊接进行连接。
对接焊缝的强度计算方法一般采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
孔边有效长度是指连接件孔边与焊缝的距离。
对于不同类型的对接焊缝，可以根据实验得到的结果或者理论计算的方法来确定焊缝的强度。
4.角接焊缝强度计算方法角接焊缝是将两个连接件按照一定的角度进行焊接。
角接焊缝的强度计算方法与对接焊缝类似，也是采用连接件的孔边有效长度来进行计算。
需要注意的是，上述计算方法是根据焊缝的形状和连接件的尺寸来确定的，对于具体的焊缝强度计算，还需要考虑材料的物理性质、焊接工艺参数等因素。
此外，还可以通过有限元分析等数值模拟方法来计算焊缝连接的强度。
这种方法可以更真实地模拟焊接过程和焊缝的行为，得到更准确的强度预测结果。
综上所述，焊缝连接的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝形状、连接件尺寸、焊接材料的强度、物理性质和焊接工艺参数等。
正确的强度计算方法可以确保焊接结构的安全性和可靠性。
S3焊接接头的强度计算
焊缝位置
焊缝位置应避免在应力集中区域， 如开孔、转角等处，以减小焊接 过程中和焊后产生的应力，提高 接头强度。
焊缝尺寸
焊缝尺寸过小可能无法满足接头 承载要求，过大则可能造成材料 浪费和性能下降。应根据实际需 求选择合适的焊缝尺寸。
材料特性
母材成分
母材的化学成分直接影响其可焊性和焊接接头的性能。对 于高碳钢、合金钢等材料，需采用特殊的焊接工艺和焊材， 以确保接头强度。
焊接电压
焊接电压对焊缝的宽度和深度有一定影响，进而影响接头 强度。电压过低，焊缝窄而深；电压过高，焊缝宽而浅， 均可能降低接头强度。
预热和后热处理
对于某些高强度钢材，预热和后热处理可以减小焊接过程 中的应力，防止裂纹产生，提高接头强度。
接头设计
坡口形式
合理的坡口设计可以减小焊接难 度，提高焊缝质量，进而影响接 头强度。坡口角度、深度和间隙 等参数应根据材料特性和焊接工 艺进行选择。
总结词
实验法是通过实验测试来获取焊接接头的实际强度，通过对比实验数据和理论计算结果来验证理论模型的准确性。
详细描述
实验法是通过制作焊接接头试样，在试验机上进行拉伸、压缩、弯曲等实验，测量焊接接头的实际承载能力。实 验结果可以与理论计算结果进行对比，以验证理论模型的准确性。实验法适用于各种复杂的焊接接头形式，但需 要耗费大量时间和资源，因此在实际工程中应用较少。
S3焊接接头的强度计算
目录
• S3焊接接头的基本概念 • S3焊接接头的强度计算方法 • S3焊接接头强度的影响因素 • S3焊接接头强度的标准与规范 • S3焊接接头强度计算的案例分析
01 S3焊接接头的基本概念
S3焊接接头的定义
01
S3焊接接头是指使用S3材料进行 焊接形成的连接部位，通常用于 机械、建筑、船舶等领域的结构 连接。
焊接接头的应力强度因子计算与预测
焊接接头的应力强度因子计算与预测焊接接头是工程中常见的连接方式之一，它能够将两个或多个金属材料牢固地连接在一起。
然而，焊接接头在使用过程中会受到各种力的作用，导致应力集中和应力集中因子的产生。
因此，计算和预测焊接接头的应力强度因子是非常重要的。
焊接接头的应力强度因子是评估焊接接头强度的关键参数之一。
它描述了焊接接头中应力的分布情况，可以帮助工程师判断焊接接头是否能够承受外部力的作用。
应力强度因子的计算和预测需要考虑多种因素，如焊接接头的几何形状、应力分布和材料的力学性能等。
在计算焊接接头的应力强度因子时，通常会采用有限元分析方法。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将复杂的结构分割成许多小的有限元素，然后根据力学原理和边界条件来计算每个元素的应力和变形。
通过对整个结构的所有元素进行求和，可以得到焊接接头的应力强度因子。
在进行有限元分析之前，需要先确定焊接接头的几何形状和边界条件。
几何形状包括焊缝的长度、宽度和高度等参数，边界条件包括外部力的大小和方向等。
这些参数的选择需要根据具体的工程要求和实际情况来确定。
在进行有限元分析时，还需要考虑材料的力学性能。
焊接接头通常由不同种类的金属材料组成，其力学性能也会有所差异。
因此，在计算应力强度因子时，需要考虑材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等参数。
通过有限元分析计算得到的应力强度因子可以用于预测焊接接头的强度。
如果应力强度因子超过了材料的断裂韧性，就意味着焊接接头可能会发生裂纹或破裂。
因此，在设计焊接接头时，需要根据实际情况来选择合适的焊接参数和材料，以确保接头的强度满足工程要求。
除了有限元分析，还有其他方法可以用于计算和预测焊接接头的应力强度因子。
例如，可以使用解析方法来推导出焊接接头的应力分布和应力强度因子的解析表达式。
这种方法通常适用于简单几何形状和边界条件的焊接接头。
总之，焊接接头的应力强度因子计算和预测是工程设计中重要的一部分。
通过合理选择焊接参数、材料和几何形状，以及采用适当的计算方法，可以有效地评估焊接接头的强度，并确保其在使用过程中不会发生破裂或失效。
焊接接头的设计与强度计算
焊接接头的设计与强度计算焊接接头作为一种常用的联接方式，在结构设计和强度计算中具有重要的地位。
本文将探讨焊接接头的设计原则以及强度计算的方法。
一、焊接接头的设计原则焊接接头的设计应遵循以下原则：1.材料的选择焊接接头所使用的材料应根据工程要求进行选择。
在选择材料时需考虑到接头所处环境的工作温度、腐蚀性等因素，以确保接头的耐久性和可靠性。
2.结构形式的选择根据工程需求，选择适合的焊接接头结构形式。
常见的焊接接头结构包括对接接头、搭接接头、角接接头等。
需要根据结构的受力情况选择合适的结构形式。
3.焊接参数的确定焊接参数的选择对焊接接头的质量和强度具有重要影响。
应根据材料的性质、焊接方法以及工作环境等因素来确定焊接参数，以保证焊接接头的强度和耐久性。
4.几何尺寸的设计焊接接头的几何尺寸设计应符合设计要求。
包括接头的长度、宽度、厚度等尺寸的确定，需要根据接头所承受的受力情况和应力分布进行合理的设计。
5.焊接缺陷的控制焊接接头的质量受到焊接缺陷的影响。
因此，在设计焊接接头时，要合理控制焊接缺陷的产生，采取相应的措施来减少焊接缺陷对接头强度的影响。
二、焊接接头强度计算的方法焊接接头的强度计算需要考虑以下几个方面的因素：1.焊缝的强度焊缝的强度是焊接接头强度计算的重要指标。
焊缝的强度与焊接方法、焊缝形状以及材料的物理性质等因素相关。
常见的焊缝强度计算方法包括应力分析法、变形分析法和有限元分析法等。
2.爆破力的计算焊接接头在受到外力作用时会产生爆破力，爆破力的大小影响着接头的强度。
爆破力的计算需要考虑材料的弹性模量、接触面积以及受力情况等因素。
3.承载能力的估计焊接接头的承载能力即接头在工作条件下所能承受的最大荷载。
承载能力的估计需要考虑接头的几何形状、材料的物理性质以及焊接质量等因素。
4.疲劳寿命的计算焊接接头在长时间工作条件下会受到循环载荷的作用，容易产生疲劳破坏。
疲劳寿命的计算需要根据接头的几何形状、材料的疲劳性能以及工作条件等因素进行评估。
角焊缝强度计算公式
角焊缝强度计算公式角焊缝是一种常用的焊接接头形式，其强度计算对于工程设计和焊接工艺具有重要意义。
本文将介绍角焊缝强度计算的相关公式和计算方法。
一、角焊缝的分类角焊缝是指两个相交的焊接接头，通常分为T型角焊缝和L型角焊缝两种形式。
T型角焊缝通常用于连接板和角钢等材料，而L型角焊缝则用于连接板和板、角钢和角钢等材料。
二、角焊缝强度计算公式角焊缝的强度计算需要考虑多个因素，包括焊缝的截面面积、焊缝的抗剪强度、焊缝的抗拉强度等。
以下是常用的角焊缝强度计算公式。
1. T型角焊缝的抗剪强度计算公式：τ = 0.7 × σw × L × h其中，τ为角焊缝的抗剪强度，σw为焊缝金属的抗剪强度，L为焊缝的有效长度，h为焊缝的有效截面高度。
2. T型角焊缝的抗拉强度计算公式：σt = 0.7 × σw × L × s其中，σt为角焊缝的抗拉强度，s为焊缝的有效截面宽度。
3. L型角焊缝的抗剪强度计算公式：τ = 0.7 × σw × L × h其中，τ为角焊缝的抗剪强度，σw为焊缝金属的抗剪强度，L为焊缝的有效长度，h为焊缝的有效截面高度。
4. L型角焊缝的抗拉强度计算公式：σt = 0.7 × σw × L × s其中，σt为角焊缝的抗拉强度，s为焊缝的有效截面宽度。
三、角焊缝强度计算实例为了更好地理解角焊缝强度计算公式的应用，我们举一个实例进行说明。
假设有一道T型角焊缝，焊缝金属的抗剪强度为300MPa，焊缝的有效长度为50mm，焊缝的有效截面高度为10mm。
根据上述公式，可以计算出该角焊缝的抗剪强度如下：τ = 0.7 × 300MPa × 50mm × 10mm = 10500N同样地，可以使用相应的公式计算出角焊缝的抗拉强度。
四、角焊缝强度计算的注意事项在进行角焊缝强度计算时，需要注意以下几点：1. 确定焊缝的有效长度和有效截面尺寸是关键，需要根据具体情况进行计算。
第十四章 _焊接接头强度及计算
2
440mm
角钢一段的正面角焊缝的长度l3=100mm，则两侧面角焊缝的总长为 440-100=340mm。根据材料手册查得角钢的轴线位置e1=28.4mm， e2=71.6mm。两侧面角焊缝受力应满足以下关系： 0.7Kl1[]e1=0.7Kl2[]e2 因此，l2的长度应为： l2=340×28.4%=97mm，l1=340-97=243mm 取整后得，l1=250 mm，l2=100 mm。 说明：必须合理布置焊缝，才能达到受力均衡，保证接头的强度。
1．工作焊缝
2．联系焊缝
材料学院连接与电子封装中心
第三节 焊接接头强度计算基础 一、焊接接头的组配 1 1. 高组配 焊缝金属的强度高于母材金属时称为高 组配。高组配的焊接接头中，断裂多发生在母材 金属上。 2. 低组配 焊缝金属的强度低于母材金属时称为低 组配。低组配的焊接接头中，断裂多发生在焊缝 金属上。
1．对接接头
开坡口的目的：焊透金属、 确保质量及经济性 坡口形式选择：板材厚度、 焊接方法和工艺过程 考虑一下几方面：
可焊到性或便于施焊 降低焊接材料的消耗量 坡口易加工 减小或控制变形
材料学院连接与电子封装中心
2．搭接接头
材料学院连接与电子封装中心
3．T形接头（十字接头）
材料学院连接与电子封装中心
• 其他因素：焊后热处理、矫正变形等
材料学院连接与电子封装中心
二、焊缝的基本形式
1．对接焊缝 2．角焊缝
材料学院连接与电子封装中心
焊角尺寸：K 计算断面：a所在的截面
材料学院连接与电子封装中心
三、焊接接头的基本形式
1．对接接头 2．搭接接头
焊缝强度、定额计算.
焊缝的强度、定额计算二 焊缝的强度计算角焊缝的计算断面，在角焊缝截面的最小高度上，其值等于内接三角形高度a （计算高度）。
K Ka7.02= 余高和个量熔深对接头强度没有影响，对埋弧焊CO 2气保护的熔深较大应考虑。
计算断面：δ=（K+P ）cos45° 当K ≤8mm δ可取等于K 当K ＞8mm 可取P=3mm ⑴ 对接接头的静载荷强度计算a 不考虑焊缝的的余高（基本金属的强度即为焊缝的强度，计算公式通用）b 焊缝的计算长度=实际长度c 计算厚度时取薄板一侧d 焊缝金属的许用应力与基本金属相等，不必进行强度计算 A 受拉或受压受拉时 []'≤=t L Ft σδσ1 受压时 []'≤=p L Fp σδσ1F ：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σt 、σp 接头受拉或受压焊缝中所承受的应力（Mpa ） ［σt ′］焊缝受拉或弯曲时的许用应力（Mpa ） ［σp ′］焊缝受压时的许用应力（Mpa ） 例1：两块板厚5mm ，宽为500mm 的钢板，对接在一起，两端受到284000N 拉力，材料为Q235-A ，［σt ′］=142MPa ，试校核其焊缝强度？已知：δ=5mm ，焊缝长度L=500mm ，F=28400N ，［σt ′］=142MPa ，求σt ＜［σt ′］ 解：[]Mpa t Mpa ＜L F t 1426.11355002840001='=⨯==σδσ∴该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作是安全的注：1)单位化为mm ；2）应有校核的结论Bτ:接头焊缝中所承受的切应力（Mpa ） Q ： 接头所受的剪切力［τ′］：焊缝许用的剪切应力（Mpa ） 例2两块板厚为10mm 的钢板对接，焊缝受到29300N 的切力，材料为Q235，试设计焊缝的长度？已知：δ1=10mm ，Q=29300N ，［τ′］=98 Mpa 。
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八^表示。、值越大，则应力集中越严重， 应力分布越不均匀。由此可见，焊接接头中实际 工作应力的分布是不均匀的。局部高应力区 (应力集中区）可能使焊接接头的安全性受到损 害；同时，这个应力集中区又往往位于焊接接头 的性能薄弱区。这就要求焊接结构设计人员必须
a)
a)
b)
€
...... ........
c)
d)
图10-1 _工作焊缝与联系焊缝 a)承受工作应力的对接焊缝b)承受联 系应力的对接焊缝c)承受工作应力的
角焊缝d)承受联系应力的角焊缝
设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行强度 计算，对联系焊缝则不必计算。对于既有T作应 力又有联系应力的焊缝，只计算工作应力而忽略 联系应力。
计算焊接接头的强度时，一般均假定母材和
图10-5正面角焊缝搭接接头的应力分布
第10章焊接接头强度与计算
409
表10-1正面角焊缝接头中焊缝形状对应力集中的影响
角焊缝形状
焊趾角6 (°)
水平焊脚尺寸 K
应力集中系数欠尹
焊趾处
焊根处
65
t
4.7
6.7
53
0.76f
51
8. 1
45
t
4. 7
6.9
37
t
3.2
6. 6
30Βιβλιοθήκη 1 3U2. 16. 1
28
t
4.4
7.7
①偏光弹性法试验结果。
板厚中心线不重合的搭接接头用正面角焊缝 连接时，在外力的作用下，由于力流线的偏转， 不仅使被连接板严重变形，而且使焊缝中产生了 附加应力。双面焊接时，焊趾处受到很大的拉 力；单面焊接时，焊根处应力集中更为严重。所 以，一般在受力接头中，禁止使用单面角焊缝连 接。
I
I.
0 10 20 30 40
〇 10 20 30 40
板厚//mm
板厚//mm
a)
b)
0,51---- 1____ I____ I____ u, 〇 10 20 30 40 板厚f/mm c)
图104对接接头的几何尺寸与应力集中系数的关系 a)余髙5mm b)余髙2mm c)余髙0. 5mm
(1)正面角焊缝接头 这种接头采用垂直于作用力方向的正面角焊 缝来连接，其工作应力分布如图1〇-5所示，在 焊趾点）和焊根（S点）处应力集中最大。 改变角焊缝的外形和尺寸，可以改变焊趾和焊跟 处的应力集中程度，如表10-1所示。
由于同时采用了正面和侧面角焊缝，增加了 受力焊缝的总长度，从而可以减小搭接部分的长 度，降低接头中_丁.作应力分布的不均匀性，如图
10-6b所示。
通过盖板连接的搭接接头中工作应力的分布 如图10-7所示。由图可见，仅有侧面角焊缝的 接头应力分布极不均匀，而增设了正面角焊缝的 接头应力分布得到改善。
正面角焊缝比侧面角焊缝刚性大、变形小， 它分担了大部分的外力，因此正面角焊缝比侧面 角焊缝中的工作应力要大些。这两种角焊缝具有 完全相同的力学性能和截面尺寸时，如果角焊缝 的塑性变形能力不足，正面角焊缝将首先产生裂 纹，接头可能在低于设计的承载能力的情况下破 坏。
10.2焊接接头的工作应力分布
10.2.1熔焊接头的工作应力分布 1.对接接头 对接接头几何形状变化较小，故应力集中程
度较小，工作应力分布较均匀。对接接头的应力 集中只出现在焊趾处，如图10-3所示。应力集
中系数、与焊缝余高A、焊趾处的0角和转角 半径r有关。增大fc，增加0角，或减小r，则 '增大（见图10-4),结果使接头的承载能力下 降，反之，若削平焊缝余高，或在焊趾处加工成 较人的过渡圆弧半径，则会消除或减小应力集 中，提高接头的疲劳强度。
2.搭接接头 根据角焊缝受力方向的不同，搭接接头可分 为正面角焊缝接头、侧面角焊缝接头、正面和侧 面角焊缝联合接头等。由于接头处构件形状变化 较大，其应力集中比对接接头复杂得多。
I—I
II-IT
ymax
图1〇-3对接接头中的r作应力分布
2-
1
2-
1.01---- 1-----1---- 1---- i.〇|_______________ |____ I
3. T形（十字）接头 对于不开坡口的T形（十字）接头，由于 水平板和垂直板之间存在间隙，焊根处的应力集 中很大，焊趾处也存在较严重的应力集中，造成
b) 上盖板
下盖板
d)
图i〇-2焊接接头中力流线的偏转 a)对接接头b)搭接接头 c)盖板接头d)十字接头
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第2篇典型焊接结构设计
掌握焊接接头中工作应力的分布规律，在进行接 头设计，特别是进行工作（承载）接头设计时， 应尽可能改善接头的工作应力分布，使接头的应 力集中程度较小，以便提高焊接接头的安全性。
焊缝金属中工作应力的分布是均勻的。但是，实 际焊接接头总是存在着几何形状的变化，有时还 会存在某种焊接缺陷，造成接头几何形状的突变 或不连续，从而在接头承受外力作用时，导致接 头中力流线的偏转及分布不匀，如图10-2所示。 因此，在接头的局部区域产生不同程度的应力集 中，即最大应力值（(7_)高于平均应力值 (crj。应力集中程度常以应力集中系数
(2)侧面角焊缝接头 这种接头中的焊缝既承受正应力又承受切应 力，工作应力的分布更为复杂，应力集中更为严 重。接头受轴向力作用时，焊缝上的切应力T呈 不均匀分布，最大应力发生在焊缝两端，若被连 接板的断面面积不相等，则靠近小断面一端的应 力高于靠近大断面的一端，如图l〇-6a所示。应 力集中系数 '的大小与//尺和〇■八有关， 和cr/T越大，应力集中越严重。所以，接头的 搭接长度丨不宜大于40尺（动载时）或60/C (静 载时），&为侧面角焊缝焊脚尺寸。 (3)正面和侧面角焊缝联合接头
第10章焊接接头强度与计算 作者曲仕尧陈祝年审者陈丙森
10.1概述
焊接接头是组成焊接结构的关键元件，其强 度和可靠性直接影响着整个焊接结构的安全使 用。对焊接接头进行强度计算，实际上是对连接 各种接头的焊缝进行工作应力分析和计算，然后 按不同准则建立强度条件，满足这些条件就认为 该接头工作安全可靠。