18 Расчет стыковых сварных швов

Хорошо сваренные встык соединения имеют весьма небольшую концентрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва.

В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента (рис.а), определяется по формуле где N-расчетное усилие; t-рабочая толщина шва - наименьшая толщина соединяемых элементов; l_Ш- расчетная длина шва, равная его полной длине, если начало и конец шва выведены за пределы стыка, в ином случае l_Ш=l-2t, где l- фактическая длина шва; R^св- расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению, γ- коэф условий работы элемента.

Расчетное сопротивление стыкового соединения, выполненного автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой материалами, принимается: при сжатии соединения независимо от методов контроля R^cп=R; при растяжении (осевом или при изгибе) соединения, проверенного физическими методами контроля, R^cв= R. при растяжении соединения, не проверенного физическими методами контроля, R^св = 0, 85R; при сдвиге соединения R^св_ср=R_cр, где R и R_cр -расчетные сопротивления основного металла.

Если расчетное сопротивление сварки в стыковом соединении R^CD меньше расчетного сопротивления основного металла и в стыкуемом элементе действующие напряжения превышают R^C1, то для увеличения длины шва его делают косым (рис. б). Косые швы с наклоном реза tg α =2:1, как правило, равнопрочны с основным металлом и не требуют проверки.

В отдельных случаях, когда необходимо снизить напряжение, например при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы. Разложив Действующее усилие на направление, перпендикулярное оси шва, и вдоль шва, находим напряжения:

перпендикулярно шву ;

вдоль шва , где - расчетная длина косого шва.

При действии изгибающего момента на соединение (рис. в) напряжения в шве где - момент сопротивления шва.

Сварные соединения встык, работающие одновременно на нормальные напряжения и срез, проверяют по формуле где σ_ш.х и σ_ш.у - нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; σ_ш.ху - напряжение в сварном соединении от среза.

19 Расчет угловых сварных швов

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям (рис)

Рис. Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

1- сечение по металлу шва; 2- сечение по металлу границы сплавления

по металлу шва (сечение 1)

по металлу границы сплавления (сечение 2)

,

где - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

и - коэфициенты, зависящие от вида сварки, диаметра сварочной про­волоки, высоты катета шва и предела текучести стали

и - коэффициенты условий работы шва

К_f – катет углового шва.

При действии изгибающего момента он уравновешивается касательными напряжениями.

Наибольшие касательные напряжения от действия момента

где Wwf— момент сопротивления сечения углового шва.

и условие прочности углового шва при действии изгибающего момента