2.3.5 Расчет сварных соединений

2.3.5.1 Стыковые соединения

Для большинства сварных соединений преобладающим является нагрузка с малым общим числом циклов, поэтому основным расчетом является расчет по номинальным напряжениям.

Стыковые швы на прочность рассчитываются по номинальному сечению без учета усиления шва. Тавровые и угловые швы с глубокой проплавкой также можно рассматривать в качестве стыкового шва (см. рис. 2.25).

В качестве расчетного сечения берется сечение по границе наплавленного и основного металла, так как это оно меньше по площади поперечного сечения, чем площадь шва, и в то же время, оно ослаблено термическим влиянием сварки.

l – длина шва;

s – толщина соединяемых деталей.

Допускаемая сила (растягивающая или сжимающая):

Рис. 2.26 Расчет стыкового шва на поперечный (а) и продольный (б) изгиб

Напряжения от изгибающего момента в плоскости соединения элементов:

где W – момент сопротивления расчетного сечения:

для прямоугольного сечения в случае поперечного изгиба (рис. 2.26а),

в случае продольного изгиба (рис.2.26б).

Напряжение от изгибающего момента и растяжения (сжатия):

2.3.5.2 Угловые соединения

Угловыми швами выполняются нахлесточные, угловые и тавровые соединения. В зависимости от направления шва к направлению действующих сил соединения бывают лобовыми (рис. 2.27а), фланговыми (рис. 2.27б), косыми (рис. 2.27в), комбинированными (рис. 2.27г).


а	б	в	г
Рис. 2.27 Виды угловых швов

Максимальная длина лобового шва не ограничивается. Длину фланговых швов следует принимать не более 50k, где k – длина катета шва. Принимается k_min = 3 мм, если толщина металла s  3 мм.

Форма поперечного сечения углового шва бывает нормальной (в виде равнобедренного треугольника) (рис. 2.28а) или улучшенной (в виде вогнутого треугольника с основанием большим, чем высота) (рис. 2.28б), обеспечивающая плавное сопряжение наплавленного металла с основным.


а	б	Рис. 2.29 Форма поперечного сечения углового шва
Рис. 2.28. Форма сечения угловых швов

Расчет прочности угловых швов всех типов производится на срез по критическому, т.е. наименьшему сечению, проходящему через биссектрису прямого угла (рис. 2.29). Чем глубже проплавление, тем больше площадь сечения. Для разных видов сварки принимается разный коэффициент проплавления :

 = 0,7 – при многопроходной автоматической, полуавтоматической и ручной сварке;

 = 0,8 – при 2- и 3-проходной полуавтоматической сварке;

 = 0,7 – при 2- и 3-проходной автоматической сварке;

 = 1,1 – при однопроходной автоматической сварке;

Площадь расчетного сечения: