Расчет сварных соединений

Прочность сварных соединений зависит от прочности применяемых материалов, их свариваемости, правильного выбора сварочных материалов (электродов) в соответствии с физико-химическими свойствами основного металла, от способа сварки и режимов сварки, а также от типа сварного соединения и его размеров.

При расчете сварного соединения на прочность учитывают, что его надежность определяется прочностью наиболее слабого элемента. Таким элементом часто является не только металл шва, но и прилегающая к нему зона термического влияния. Ее прочность иногда ниже прочности основного метала. Поэтому при конструировании сварных изделий учитывают расположение сварного соединения относительно действующих сил, тип соединения, вид сварки и сварочные материалы. Правильное сочетание всех этих факторов дает возможность обеспечить равно- прочность всего сварного изделия.

Расчет сварных швов на прочность сводится к определению напряжений, возникающих в соединении от нагрузок. При проектировании сварных конструкций используют два основных метода расчета: по допустимым напряжениям и по предельным состояниям.

При расчете конструкций по допустимым напряжениям условие прочности сварного соединения имеет вид а < [а], где а - напряжение в опасном сечении детали, Н/м2; [а] - допустимое напряжение, которое определяется по формуле:

где ат - предел текучести материала, Н/м2; п - коэффициент запаса прочности.

Коэффициент запаса прочности имеет различные значения в зависимости от степени ответственности сварной конструкции и условий ее эксплуатации. Например, для строительных конструкций п принимают от 1,4 до 1,7.

Более точным методом расчета конструкций, учитывающим условия их работы, является метод расчета по предельным состояниям. Условие прочности записывается следующим образом:

где N - расчетное усилие, Н; F - площадь сечения, м2; т - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации сварной конструкции (для большинства строительных конструкций т = 0,8); R - расчетное сопротивление материала, Н/м2.

Стыковые швы на прочность рассчитывают по формуле

где N - расчетное усилие, Н; Щв - расчетное сопротивление стыкового соединения растяжению, Н/м; S - толщина металла в расчетном сечении, м; I - длина шва, м. Прочность лобовых швов определяют по формуле

где N - максимальное усилие, Н; k - катет шва, м; I - длина шва, м; Щв - расчетное сопротивление срезу, Н/м.

Коэффициент 0,7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва по гипотенузе прямоугольного треугольника (форма сечения углового шва).

Прочность угловых фланговых швов вычисляют по формуле

Пример 1. Определить допустимое усилие в стыковом соединении, выполненном ручной дуговой сваркой, если Я°в =18-10'Па, S = 0,01 м, I = 0,4 м (рис. 3.21, а).

Определение расчетных усилий на сварные швы

Рис. 3.21. Определение расчетных усилий на сварные швы: а - стыковой; б - угловой лобовой; в - угловой фланговый

1

Решение. N = 18 • 107 • 0,01 • 0,4 = 72 • 104 Н.

Пример 2. Определить допустимое усилие в нахлесточном соединении с лобовым швом, если R™ = 15 • 107 Па, k = 0,01 mJ = 0,1m (рис. 3.21, б).

Решение. N = 0,7-0,01-0,1 • 15- 107= 10,5- 104Н.

Пример 3. Определить допустимое усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если RcCB = 15 • 10' Па, /г = 0,01м,? = 0,1м (рис. 3.21, в).

Решение. N=2-0,7-0,01-0,1 • 15- 107 = 21 • 10* Н.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >