角焊缝计算实例
直角角焊缝的计算和构造
直角角焊缝的计算和构造4 ．直角角焊缝的计算和构造（ l ）基本概念1 ）直角角焊缝的截面形状：如图 6 -18 所示，因工程应用中多数属此，故常简称角焊缝。
绝大多数角焊缝的两焊脚尺寸相等均为 h f，焊缝表面略凸如图 6 -18 （ a ）所示，少数因需要而采用不等焊脚尺寸或为凹面如图 6 -18 （ b ）和图 6 -18 （c）所示。
2 ）角焊缝的有效截面 A e：计算时不计及余高和熔深，假定焊缝截面为一等边直角三角形如图 6 -18 所示（图中未示出熔深），取每条角焊缝的有效截面为 A e=h e l w=0.7h f l w。
这里， h f 为焊脚尺寸（图 6 一 18 ) , 0 . 7h f 为焊缝的计算厚度（或称有效厚度）记作 h e ; l w 是焊缝的计算长度，对每条焊缝取其实际长度 l 减去 2h f，即取 l w =l 一 2h f ，以考虑焊接时起弧和熄弧处焊缝有缺陷的不利影响。
3 ）侧面角焊缝：焊缝长度（轴线）与外力作用方向一致（平行）的焊缝称为侧面角焊缝，如图 6 -19 所示。
试验研究表明：侧面截面角焊缝主要受剪，强度较低，破坏通常发生在沿45°方向的有效截面，因此强度较低，但塑性性能好；沿焊缝长度在有效截面上的剪应力分布不均匀，两端大，中间较小，焊缝愈长，不均匀分布的程度愈大，但由于塑性变形，在破坏前分布可逐渐趋向均匀。
4 ）正面角焊缝：焊缝长度与外受力作用方向相垂直的焊缝称为正面角焊缝，如图 6 -19 所示。
试验研究表明：正面角焊缝多轴受力（复杂应力状态），破坏通常不发生在45°方向的有效截面，因此强度较侧面角焊缝为高，一般可高 1 / 3 左右，且刚度较大；沿焊缝长度在有效截面上的应力分布较均匀。
（ 2 ）基本假定角焊缝中的应力分布较复杂，侧面角焊缝和正面角焊缝的受力性能不同，很难精确计算。
因此，目前我国和国际上许多国家（地区）对角焊缝采用简化计算法，即计算时采用以下简化假定：1 ）每条角焊缝计算时的破坏截面为沿 45 °方向的有效截面，即为 h e l w =0 . 7h f l w。
角焊缝的构造和计算
3.3 角焊缝的构造和计算3.3.1 角焊缝的形式和强度角焊缝按其与作用力的关系可分为：正面角焊缝、侧面角焊缝、斜焊缝；正面角焊缝：焊缝长度方向与作用力垂直；侧面角焊缝：焊缝长度方向与作用力平行。
按其截面形式分：直角角焊缝(图3.10)、斜角角焊缝(图3.11)。
直角角焊缝通常焊成表面微凸的等腰直角三角形截面[图3.10(a)]。
在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中，提高构件的抗疲劳强度，侧面角焊缝以凹形为最好。
但手工焊成凹形极为费事，因此采用手工焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当用自动焊时，由于电流较大，金属熔化速度快、熔深大，焊缝金属冷却后的收缩自然形成凹形表面[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动力荷载的结构（如吊车梁）中，侧面角焊缝做成凹形或直线形均可。
对正面角焊缝，因其刚度较大，受动力荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直角边的比例通常为1:1.5（长边顺内力方向）。
两焊脚边的夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角角焊缝，斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α>135°或α<60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
大量试验结果表明：侧面角焊缝(图3.12)主要承受剪应力，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大中间小的状态，焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性工作阶段时，产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增大而增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截面迅速断裂正面角焊缝(图3.13)受力复杂，截面中的各面均存在正应力和剪应力。
由于传力时力线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触面的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应力集中。
焊缝宽度计算公式
如何计算焊缝宽度？掌握这些公式轻松解决焊接作为一种常用的加工方式，在各个行业都有广泛的应用。
而焊接时的重要参数之一，就是焊缝宽度。
如何准确计算焊缝宽度呢？下面为您介绍几种常用的计算公式。
1. 直角对接角焊缝宽度计算公式
这是一种常见的焊缝接头形式，其计算公式如下：
w=1.414*H+0.2*S
其中，w表示焊缝宽度，H表示板厚，S表示焊缝间距。
2. 横向对接角焊缝宽度计算公式
对于横向对接角焊缝，计算公式如下：
w=H+0.2*S+(0.15-0.25)*H
其中，w、H、S的含义同上。
3. 焊角为45度的横向对接焊缝宽度计算公式
同样，对于焊角为45度的横向对接焊缝，计算公式为：
w=1.207*H+0.25*S
其中，w、H、S的含义同上。
4. 焊角为60度的横向对接焊缝宽度计算公式
当焊角为60度时，焊缝宽度的计算公式如下：
w=1.155*H+0.25*S
其中，w、H、S的含义仍然同上。
通过掌握上述公式，您可以在焊接时轻松计算焊缝宽度，为高质量焊接提供有力保障。
但需要注意的是，在实际应用过程中，不同焊接的情况可能存在差异，因此需要根据实际情况进行调整。
焊接时候角焊缝K的选取和用量计算
焊接时角焊缝焊脚 K 的选取与用量计算
T K
图1
等强度计算（焊缝金属抗拉，压和母材相等） （1） 接头焊缝传递拉、压应力，按等强度计算： [σ]×T=2×0.7K[τ] (1) 式中： T— 垂直板板厚 mm [σ] — 钢材抗拉、压许用应力 MPa [τ] — 钢材抗剪切许用应力 MPa K — 焊脚尺寸 mm ∵[τ]=0.7[σ] (2) 将（2）式代入（1）式得： [σ]×t=2×0.7K×0.7[σ] 则 T=0.98K 一般按 K=T 选取。 （2） 接头焊缝传递剪应力，按等强度计算： [τ]×T=2×0.7K[τ] (3) 则 T=1.4K 即 K=0.714 T 一般按 K=0.7 T 选取。 （3） 梁柱系腹板受压区的加劲板的 T 形接头角焊缝 这种接头主要是为防止梁柱腹板受压区失稳而设置的， 它的焊缝一般不作受力计算， 通常按加劲板板厚的 0.5～0.6 倍选取，一般不小于 6 mm。 （4） 坡口焊缝的角焊缝加强和过度，焊脚一般不需要大于 8mm.参考 AWSD1.1，ASME B31.1。
Xmin
T或6mm中小者 Xmin 取1.4T或者毂缘的厚度中的小者
图3 图 3 是引述 ASME B31.3 中的一个图例，它的焊脚尺寸要求是 1.4 的壁厚，这种情况下， 就是取 0.7 倍的许用应力。
角焊缝盖面
最小5mm
图2
张旭成
以上是角焊缝的几种主要形式。焊接材料和焊接工艺发展到今天，已经可以按等强 度考虑 ，例如把是 8 mm 焊脚焊成 16 mm，这不仅加大了热影响区尺寸、加大了焊接应力 和变形，还浪费了材料和工时，并且对强度没有任何好处。所浪费的材料和工时， 不是成 1～2 倍而是成 4 倍的增加。 一些规范，按照非等强度的计算，一般取焊缝的抗拉，压应力为母材的 0.7 倍。相 信在今天的技术条件下，完全可以应用等强度计算。
三面围焊角焊缝例题
三面围焊角焊缝例题
三面围焊角焊缝是一种常见的焊接形式，在工业制造中广泛应用。
以下是一个关于三面围焊角焊缝的例题：
问题：
一个方形钢板的边长为100mm，厚度为8mm。
现需要对其进行三面围焊角焊缝。
焊缝的宽度为4mm，焊缝的角度为60度。
计算完成焊接后的钢板尺寸和焊缝长度。
解答：
首先，我们需要确定焊接后的钢板尺寸。
由于三面围焊角焊缝是对边缘进行焊接，所以焊接后的钢板尺寸会减少焊缝宽度的两倍。
因此，焊接后的钢板边长为100mm - 4mm × 2 = 92mm，厚度不变，仍为8mm。
接下来，我们计算焊缝的长度。
由于焊缝是沿着钢板的边缘进行焊接，我们可以通过计算焊接边缘的总长度来得到焊缝的长度。
焊接边缘的总长度= 4 ×边长+ 4 ×(边长- 焊缝宽度) = 4 ×100mm + 4 ×(100mm - 4mm) = 400mm + 384mm = 784mm。
最后，我们需要考虑焊缝的角度。
由于焊缝的角度为60度，我们可以将焊接边缘的总长度乘以角度的余弦值来计算实际的焊缝长度。
焊缝长度= 焊接边缘总长度×cos(60度) ≈784mm ×
0.5 ≈392mm。
综上所述，完成焊接后的钢板尺寸为92mm ×8mm，焊缝长度为392mm。
第八讲 角焊缝的形式和计算.
(3 21) (3 22)
w2
B、采用三面围焊
N 3 2 0.7h f b f f f (3 23)
N3 N1
lw1 e1 e2 lw2 b
N
认为N3作用在截面高度一半的位 置，则由力及力矩平衡得:
N2
N3 N 1 k1 N 2 N3 N 2 k2 N 2
(3 24) (3 25)
w
βf—正面角焊缝强度增大系数；静载时取1.22， 动载时取1.0。
３、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算 1、轴心力作用下
１）、仅采用侧面角焊缝连接：
lw
lw ’
f
N w ff he l w
N
N
N f hl
f f e w
２）、正面角焊缝或作用 力垂直于焊缝长度方向的 角焊缝
x
x
余下的问题同情况‘A’，即:
对于校核问题:
N1 f f fw l w1he1 N2 f f fw l w2 he 2
N1 N3 N2
lw1 e1 e2 lw2 b
N
对于设计问题:
x
x
l l
w1
N1 0.7 h f 1 f fw N2 0.7 h f 2 f fw
故：该连接的设计控制点 为A点和A’点
x0
y
e2
A
y ry
rx
Aτ
TAx
l1
x
V r
0
y l2
x
A’
T
x
rτ τ θ TAy TA 0 τ x
Vy
y
he
T作用下A点应力: 将其沿x轴 和y轴分解:
TA
角焊缝计算实例
1
计 算
w ① 确定焊缝强度设计值ff w 查《规范》得 ff =160N/mm2
l2
oT
A l1
② 拟定焊脚尺寸hf 考虑到牛腿板厚度不明，受直接动力荷载。 暂设计 hf =8mm，并将所有焊脚尺寸取相同值。 y ③ 计算焊缝截面几何量 x （1）形心位置
x = 90mm
（2）惯性矩
扣除了8mm考 虑起落弧 300
a)
x
Hale Waihona Puke ye2Ve1
N
b)
y
x o
ry r 0.7hf
T fx
l2
oT
x
T f
T fy
A l1
y rx
V fy
例题3-7围焊缝受偏心剪力
分 析
目标：设计牛腿板和钢柱板间的角焊缝（设计焊脚 尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造 要求确定） a) x y e e N 特点：扭矩和剪力共同作用 操作：焊脚尺寸根据经验拟定； V
，
f
f
' 2 2 ( ) 79 2 99.212 119 N / mm 2 f fw 160 N / mm 2 f
所以该构件强度满足要求
例3-5 设计图例3-5中节点板和预埋钢板间的角焊缝。 偏心力P=150kN（静荷 P 载）。钢材A3F，手工 5 4 焊，焊条E43型。 3
y
N
e2
A
e2=l1- x=300-90=210mm。 e=e1+e2=300+210=510mm rx= e2 = 210mm， ry=202.8mm
④ 作用在焊缝上的内力计算 V=N=196×103N T=Ne=196×510×103=100000×103 N-mm ⑤ 危险点A强度验算
《角焊缝计算实例》课件
角焊缝计算实例2
建筑结构焊缝
通过计算角焊缝的强度和变 形，为建筑结构提供合适的 焊缝设计，保证结构的安全 性和稳定性。
焊缝质量检查
对焊缝进行质量检查，包括 焊缝的外观质量、焊道密实 程度等指标，确保焊接质量 符合工程要求。
焊接自动化
应用焊接自动化技术，提高 焊缝的加工效率和质量一致 性，降低人为操作的误差和 变量。
《角焊缝计算实例》PPT课件
欢迎来到本次《角焊缝计算实例》PPT课件，我们将为您详细介绍角焊缝的定 义、分类以及角焊缝计算的基本原理，并通过实例展示其实际应用。
角焊缝的定义和分类
定义
角焊缝是指在两个不同 平面相交的焊缝，常用 于金属制造和结构连接 中。
分类
角焊缝可以根据连接角 度、坡口形状和焊接方 法进行分类，不同类型 的角焊缝适用于不同的 工程需求。
角焊缝的疲劳寿命与循环载荷和焊接质量直接相关，合理计算可以延长结构的使用寿命。
角焊缝计算实例1
1
工程背景
某桥梁结构需要进行角焊缝计算，以确保结构的稳定性和安全性。
2
计算过程
通过对桥梁结构的力学参数、焊接材料和设计要求进行计算，得出合理的角焊缝 尺寸和强度要求。
3
计算结果
根据计算结果，确定了适当的焊缝形式和执行标准，以满足桥梁结构的使用要求。
角焊缝计算实例3
1 汽车制造
角焊缝在汽车制造中的应用广泛，关系到车身结构的强度、安全性和稳定性。
2 船舶建造
船舶的结构焊缝需要满足海洋环境下的各种要求，以确保船体的耐久性和航行安全。
3 机械制造
在机械制造过程中，角焊缝的设计和计算关系到机械设备的强度、负荷能力和使用寿命。
角焊缝计算实例4
角焊缝及其计算
角焊缝及其计算型式及分类截面形式:普通型（等边凸形）、平坦型（不等边凹形）、凹面形两焊脚边夹角: 直角角焊缝、斜角角焊缝、焊缝长度与作用方向1.侧面角焊缝（侧缝）侧缝主要承受剪力, 应力状态叫单纯, 在弹性阶段, 剪应力沿焊缝长度方向分布不均匀, 两端大中间小, 且焊缝越长越不均匀, 但侧缝塑性好。
2. 正面角焊缝（端缝）端缝连接中传力线有较大的弯折, 应力状态较复杂, 正面角焊缝沿焊缝长度方向分布比较均匀, 但焊脚及有效厚度面上存在严重的应力集中现象, 所以其破坏属于正应力和剪应力的综合破坏, 但正面角焊缝的刚度较大, 变形较小, 塑性较差, 性质较脆。
3. 斜向角焊缝斜向角焊缝受力情况较复杂, 其性能介于侧缝和端缝之间, 常用于杆件倾斜相支的情况, 也用在板件较宽, 内力较大连接中。
4. 周围角焊缝主要为了增加焊缝的长度和使焊缝遍及板件全宽, 而把板件交搭处的所有交搭线尽可能多的加以焊接, 成为开口或封闭的周围角焊缝。
构造及要求。
4.1.最小焊脚尺.4.2.最大焊脚尺.贴边处满.4.3.角焊缝最小长度4.4.侧面角焊缝最大计算长度4.5.板件端部仅有两条角焊缝时每条侧面角焊缝的计算长度4.6.搭接连接中搭接长度应满.而且不宜采用一条正面角焊缝来传力。
4.7.在次要构件和焊缝连接中，允许采用断续角焊缝，各段间距满足以保证整体受力。
角焊缝连接计算基本计算公式轴心作用下的角焊缝计算轴心作用下角钢的角焊缝计算弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（T形接头）弯矩，剪力和轴心力共同作用下角焊缝计算（搭接形接头）1.端缝、侧缝在轴向力作用下的计算.（1）端缝...——垂直于焊缝长度方向的应力....h.——角焊缝有效厚度....l.——角焊缝计算长度，每条角焊缝取实际长度减10mm（每端减5mm）.ff.——角焊缝强度设计值.b.——系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，b.=1.22，直接承受动力荷载b.=1.0。
角焊缝的构造和计算
⾓焊缝的构造和计算3.3 ⾓焊缝的构造和计算3.3.1 ⾓焊缝的形式和强度⾓焊缝按其与作⽤⼒的关系可分为：正⾯⾓焊缝、侧⾯⾓焊缝、斜焊缝；正⾯⾓焊缝：焊缝长度⽅向与作⽤⼒垂直；侧⾯⾓焊缝：焊缝长度⽅向与作⽤⼒平⾏。
按其截⾯形式分：直⾓⾓焊缝(图3.10)、斜⾓⾓焊缝(图3.11)。
直⾓⾓焊缝通常焊成表⾯微凸的等腰直⾓三⾓形截⾯[图3.10(a)]。
在直接承受动⼒荷载的结构中，为了减少应⼒集中，提⾼构件的抗疲劳强度，侧⾯⾓焊缝以凹形为最好。
但⼿⼯焊成凹形极为费事，因此采⽤⼿⼯焊时，焊缝做成直线性较为合适[图3.10(a)]。
当⽤⾃动焊时，由于电流较⼤，⾦属熔化速度快、熔深⼤，焊缝⾦属冷却后的收缩⾃然形成凹形表⾯[图3.10(c)]。
为此规定在直接承受动⼒荷载的结构（如吊车梁）中，侧⾯⾓焊缝做成凹形或直线形均可。
对正⾯⾓焊缝，因其刚度较⼤，受动⼒荷载时应焊成平坡式[图3.10(b)]，直⾓边的⽐例通常为1:1.5（长边顺内⼒⽅向）。
两焊脚边的夹⾓α>90°或α<90°的焊缝称为斜⾓⾓焊缝，斜⾓⾓焊缝常⽤于钢漏⽃和钢管结构中。
对于夹⾓α>135°或α<60°的斜⾓⾓焊缝，除钢管结构外，不宜⽤作受⼒焊缝。
⼤量试验结果表明：侧⾯⾓焊缝(图3.12)主要承受剪应⼒，塑性较好，弹性模量低（E=0.7×105～1×105N/mm2），强度也较低。
由于传⼒线通过侧⾯⾓焊缝时产⽣弯折，因⽽应⼒沿焊缝长度⽅向的分布不均匀，呈两端⼤中间⼩的状态，焊缝越长，应⼒分布不均匀性越显著。
但在在接近塑性⼯作阶段时，产⽣应⼒重分布，可使应⼒分布的不均匀现象渐趋缓和。
即分布不均匀，且不均匀程度随的增⼤⽽增加，破坏常在两端开始，再出现裂纹后很快沿焊缝有效截⾯迅速断裂正⾯⾓焊缝(图3.13)受⼒复杂，截⾯中的各⾯均存在正应⼒和剪应⼒。
由于传⼒时⼒线弯折，并且焊根处正好是两焊件接触⾯的端部，相当于裂缝的尖端，故焊根处存在着很严重的应⼒集中。
结构设计原理：角焊缝计算案例
43.6N / mm2
Ny
N 0.7hf
lw
118 103
0.7 8 295 2 411.2
21.1N
mm2
2 Tx
Ty Ny
2
43.52 43.6 21.12 78 N mm2 f 85 N mm2
符合要求。
角焊缝计算案例2
如图中所示连接，l1 295 mm，l2 400 mm，手 工焊，偏心力计算值N=118kN，偏心距 e=400mm，钢材采用Q235钢，焊条为E43型。
试进行焊缝设计。
角焊缝有效计算截面图（尺寸单位：mm）
角焊缝计算案例2
解：（1）焊缝有效截面几何特征性心位置：
2 5.6 295 1 295 2.8
《结构设计原理》课件
099、角焊缝计算案例1
角焊缝计算案例1 如图所示的两面侧焊缝连接中，作用力计算值
N=700kN，连接板厚t=10mm，钢材为Q345钢 ，手工焊，焊条为E50型，试设计角钢与连接板的 连接角焊缝。
两面侧焊缝连接
角焊缝计算案例1
解：由表查得Q345钢的容许拉应力 200 MPa 则侧焊缝的容许应力为 f 120 MPa
取 hf 8mm
小于 hf max 10 1 ~ 2mm 8 ~ 9mm
大于 hf min 1.5 10 4.7mm
角焊缝有效厚度 he 5.6mm
角焊缝计算案例1
采用两面侧焊，肢背和肢尖分担的内力分别为：
N1 k1N 0.7 700000 490000 N
N2 k2 N =0.3 700000=210000N
rx 295 89 206mm ry 2056mm
角焊缝计算案例2
解：（2）角焊缝强度验算
直角焊缝受拉弯剪计算
直角角焊缝受拉(压)力、弯矩及剪力计算钢材的截面形状：工字钢工字钢腹板的厚度t:15mm 工字钢钢材种类:Q235B工字钢钢材组别:第一组工字钢抗拉(压、弯)强度设计值:215N/mm2工字钢抗剪强度设计值:125N/mm2工字钢端面承压强度(刨平顶紧)设计值:320N/mm2焊缝型式：直角角焊缝焊缝抗拉(压、弯)强度设计值：160N/mm2 A、焊缝强度计算:焊缝高度h f:10mm 焊缝有效长度l w:150mm 平行于剪力方向焊缝长度L V:80mm 焊缝截面惯性矩I X:1500000mm4焊缝外缘离其中和轴距离Y:50mm 焊缝所受的轴向力设计值N:25.0KN 焊缝所受的弯矩设计值M: 1.3KNm 焊缝所受的剪力设计值V:15.0KN 由于轴力引起的焊缝正应力s N=N/0.7h f xlw=25×1000/(0.7×10×150)23.8N/mm2由于弯矩引起的焊缝正应力s M=MY/I=1.3×50×10^6/150000043.3N/mm2焊缝内正应力设计值s:67.1N/mm2焊缝内剪应力设计值t:t=1.5V/0.7h f L V=1.5×15×10^3/(0.7×10×80)28.1N/mm 2折算应力:=(67.1^2/1.22+28.1^2)^0.567.0N/mm 2焊缝强度校核:B 、焊缝连接处构件强度计算:焊缝连接处构件截面面积A :1500mm 2平行于剪力方向构件壁厚t :10mm 平行于剪力方向构件截面长度L V :80mm 构件截面惯性矩I:1500000mm 4构件外缘离其中和轴距离Y:60mm 构件所受的轴向力设计值N:25.0KN 构件所受的弯矩设计值M: 1.3KNm 构件所受的剪力设计值V:15.0KN由于轴力引起的构件截面正应力s =N/A=25×1000/150016.7N/mm 2由于弯矩引起的构件正应力s =MY/I=1.3×60×10^6/150000052.0N/mm 2构件内正应力设计值s :68.7N/mm 2构件内剪应力设计值t:t =1.5V/tL V=1.5×15×10^3/(1500×80)28.1N/mm 2折算应力:=(68.7^2+3×28.1^2)^0.584.2N/mm 2满足强度要求!223t s +22ft +βs构件强度校核:满足强度要求!。