焊接结构生产课件

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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
受拉时:
t F [ t '] L 1
受压时:
p F [ p '] L 1
受剪切时:
Fs [ '] L 1
受板平面内弯矩(M1):
6M 1
位置保持不变。 ② 相对滑移阶段(1-2) 传递的剪力大于摩擦
N/mm2
a 12
4 3 高强度螺栓
力,连接板间相对滑移。 ③ 弹塑性工作阶段(2后) 螺杆与孔壁接触、挤压。
b s 粗制螺栓 12 0
δ(mm)
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:
N/5 V=N
图 受轴力作用螺栓群 剪力分布
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
Fs [ '] L 1
受剪切时计算公式
第 ❖ 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)。
焊 ❖ 解 由公式(3-2)可得
Q
L 1[ ' ]

结 构
❖ 由已知条件知Q=29300N,δ=10mm;由表
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
L2
339
28.3 mm 100
96m m
另外一侧的侧面角焊缝长度应该是:
L1
339 100 28.3 mm 100
243m m
取L1=250mm,L2=100mm .
第二节 焊接结构的静载强度计算
其强度;
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:
a K 0.7K 2
8)采用熔深较大的焊接方
法其时角,焊应缝考计虑算余断高面和高熔度深a为。:当当KK≤>88mmmm时时,,可可取取ap等=于3mKm
a=(K+p)cos45º
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: 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.
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
对接接头的静载强度计算
t F [ t '] L 1
受拉时计算公式
解: 已知F=284000N,L=500mm, δ1=5mm, [σt`] =142MPa,
t
F
L1
284000 N 500 mm 5mm
113 .6MPa
't 142 MPa
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。
l1
实际的
b c
实际承压面
假定的
b c
计算承压面
l1
l2
图3-54 螺栓的承压面
① 螺杆抗剪
N
b V
d 2
nv 4
f
b v
(3-37)
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)
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
1)残余应力对接头强度没有影响; 2)焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没有影响; 3)接头的工作应力是均布的,以平均应力计算; 4)正面角焊缝与侧面角焊缝强度没有差别; 5)焊脚尺寸K的大小对角焊缝的强度没有影响; 6)角焊缝都是在切应力的作用下破坏的,按切应力计算
下面我们先来看看受剪螺栓连接的几种破坏形式。
一、受剪螺栓连接
1、五种破坏形式
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
a)
B
A
b) B
d)
35º 35º
A
c) A e)
A A
螺栓剪断
2、单个螺栓受剪时的工作性能
螺栓工作分以下三阶段
① 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
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。
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。
=[τˊ]。若取K=10mm,用焊条电弧焊,则所需的焊缝总长
度为:
[F]
307200 N
L 0.7K[ ' ] 0.7 10mm 100 N / mm 2 439 mm
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
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
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.
第三节 焊接结构的疲劳破坏
焊接结构的疲劳破坏 一、疲劳的概念 二、影响焊接结构疲劳性能的因素 三、提高焊接结构疲劳强度的措施
1.4KL
1.4KL
F [ ' ]
0.7K L
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
搭接接头的静载强度计算
一、应力集中 二、电弧焊接头的应力分布
1、对接接头 2、T形(十字)接头 3、搭接接头
第一节 电弧焊接头的工作应力
应力集中
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=σmax/σav
焊接接头中产生 应力集中的原因
焊缝中有工艺缺陷 焊缝外形不合理 焊接接头设计不合理
应力集中和表面状态的影响
➢应力集中的影响:
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。
➢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
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
第二节 焊接结构的静载强度计算
工作焊缝和联系焊缝
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
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。
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θ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θ角和增大熔深,焊透根部,都可以降低应力集中系数。
低、中、高强度结构钢焊接接头疲劳极限与应力比的关系
第三节 焊接结构的疲劳破坏
低碳钢搭接接头疲劳极限对比
第三节 焊接结构的疲劳破坏
焊接残余应力的影响:
➢在残余拉应力区使平均应力增大,其工作应力有 可能达到或超出疲劳极限而破坏,故对疲劳强度不 利。
➢残余压应力对提高疲劳强度是有利的。
➢对于塑性材料,当循环特征应力比γ<1时,材料 是先屈服后才疲劳破坏,这时残余应力已不发生影 响。
❖ 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×160 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τ
1L2
[ t ']
受垂直板面弯矩(M2):
6M 2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2 1
L
[ t
']
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
例1 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Q235A钢, [σt`] =142MPa,试校核其焊缝强度。
第二节 焊接结构的静载强度计算
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,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
工作焊缝和联系焊缝
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。
谢谢大家!
强 度
2-3中查得[τˊ]=98MPa,代入上式得
的 基 本
L 29300N 29.9mm 10 98MPa
理 论
取L=32mm, 即当焊缝长度为32mm时,强度满足要
求.
渤海船舶职业学院
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
受拉、压搭接街头的静载强度计算
F [ ' ] F [ ' ]
fvb—— 螺栓抗剪设计强度,由附表1.3给出。
② 螺杆承压
Ncb d
t
f
b c
(3-38)
∑t——连接件最小承压总厚度 fcb——螺栓承压设计强度
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 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
第一节 电弧焊接头的工作应力
第三节 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
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