焊接科学与工程10焊接科学与工程-第十章

5、搭接接头的应力分布
侧面搭接焊缝:与力作用方向平行的焊缝
侧面搭接焊缝两端的应力集中系数最大，如果加上
正面焊缝，可以减少侧面焊缝的应力集中，但却加 强了与受力方向垂直的正面焊缝焊趾处的应力集中 ，所以疲劳强度可能更低。
6、电焊接头的应力分布
单排点焊接头的应力分布 多排点焊以两端焊点受力最大
焊接接头静载强度计算
29300 N L 29.9mm 10 98 MPa
取L=32mm, 即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.
所以该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作 时是安全的。
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， [τˊ]＝98MPa，试设计焊缝的长度（钢板宽度 ） Q L 1 [ ' ] • 解 由公式可知 • 由已知条件知Q=29300N，δ=10mm；由表2-3中查得，代入上式 得
例题
• 例1 两块板厚为5mm、宽为50mm的钢板对接，两端受28400N 的拉力，材料为 Q235—A 钢， [бˊ] ＝ 142MPa ，试校核其焊缝强 度。 • 解: 已知F=28400N，L=50mm， δ=5mm，[бˊ]＝142MPa，代入 公式得
P 28400 N 113.6MPa ' 142MPa Ls 50mm 5mm
手工焊 0.7k P [ '] 自动焊 k 2 l
母材及焊缝的许用应力
设计应力小于许用应力。 母材和焊缝的许用应力分别用[ ]和[ ']表 示。 焊缝的许用应力[ ' ]大小与许多因素有关， 不但与焊缝工艺、材料有关，而且也与焊接检 验方法的精确程度有关。 焊缝的许用应力[ ' ]也可以由母材的许用应 力[ ]乘以焊缝的强度减弱系数f来估算，即 ：[ ' ]=[ ] f （取值）
焊接科学与工程
第十章 焊接接头静载强度计算
10.1 焊接接头应力集中与应力分布 10.2 对接接头静载强度计算 10.3 搭接接头静载强度计算
10.4 角焊缝静载强度计算
10.1 焊接接头应力集中与应力分布
1 、应力集中的概念
定义
由于焊接的形状和焊缝布置的特点，焊接接头
比平均应力值 m 高，这种情况称应力集中。 表达式：
3、对接接头的应力分布
1）对接接头的焊缝形状产生了结构不连续性，因而引起 不同的应力分布，在焊缝与母材的过渡处引起应力集 中，最大应力集中部位在焊趾。 2） 应力集中系数： c KT 1 2 k sin r c 焊缝余高 r 焊缝到母材的过渡半径 k 焊缝宽度系数 焊缝余高过渡面与母材面的夹角
W2 ls
W 抗弯截面系数（模量） W b h2 6
ห้องสมุดไป่ตู้
∴ 综合作用：
合 2 3 2 ( 1 2 3 ) 2 3 2 [ ' ]
10.3 角焊缝静载强度计算
P 单面手工焊时： 0.7 K l [ ']
P 单面自动焊时： K l [ ']
焊缝接头强度计算的原则和假设
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 残余应力对接头强度无影响 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 不计正面与侧面焊缝、焊缝的加强与减弱和不同焊接规范 引起的焊缝性能差异，而用统一的计算截面和许用应力 角焊缝都是在切应力作用下破坏的。
4、丁字接头（十字接头）的应力分布
十字接头有熔透和未熔透两种 1）未熔透的十字接头，在焊趾和焊根处有较大的应力 集中系数，其中以焊根处为最大。 2） 熔透的十字接头有较小的应力集中系数。
5、搭接接头的应力分布
正面搭接焊缝:与力作用方向 垂直的焊缝 ① 焊缝根部点、焊趾点应力 集中严重 ② 焊趾点的应力集中系数随 角焊缝的斜边的夹角而变 ③ 减小、增大熔深焊透根部 和增大底边焊脚长度，可 使应力集中系数 减小
P [ '] 双面手工焊时： 1.4 K l
双面自动焊时：
P [ '] 2K l
10.3角焊缝静载强度计算
单面焊的正面、侧面联合塔接焊缝的强度公式：
手工焊 0.7k P [ '] 自动焊 k l
双面焊的正面、侧面联合塔接焊缝的强度公式：
例题
例1 两块板厚为5mm、宽为50mm的钢板对接，两端受
28400N 的拉力，材料为 Q235—A 钢， [бˊ] ＝ 142MPa ，
试校核其焊缝强度。
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， [τˊ]＝98MPa，试设计焊缝
的长度（钢板宽度）
10.2 对接接头静载强度计算
P [ '] 受拉时： ls
P 受压时： [ '] ls
受剪时： Q [ '] ls
10.2 对接接头静载强度计算
M1 6M1 面内弯：1 W s l 2 [ '] 1
垂直弯： 2 M 2 6M22 [ ']
工作应力的分布是不均匀的，其最大应力 max
max T m
2、焊接接头中存在应力集中的影响因素
1） 焊接工艺缺陷、冶金缺陷、夹渣、气孔、咬边、
未焊透均会引起应力集中、其中咬边、未焊透较为
严重。 2）不合理的焊缝外形。不同焊缝形状会引起不同程
度的应力集中。
3）接头型式：不同接头型式引起应力集中不同。 4）制造过程中的缺陷。 5）焊接残余应力。