Расчет при сложном нагружении

Рассмотрим тавровое соединение (рис. 1.3). В опасном сечении шва действуют касательные напряжения от растягивающей силы , от изгибающего момента , от перерезывающей силы . Результирующее напряжение определяют как геометрическую сумму срезающих напряжений от разных нагрузок (см. рис. 1.3).

Расчет на прочность проводится по формулам

, (1.21)

, (1.22)

, (1.23)

Рис. 1.3. Тавровые соединения

a

б

в

Рис. 1.4. Сварные соединения с угловыми швами

1.3. Определение допускаемых напряжений

Многообразие факторов, влияющих на прочность сварных соединений, а также приближенность расчетных формул, вызывают необходимость экспериментального определения допускаемых напряжений. Принятые нормы допускаемых напряжений для сварных соединений деталей из низко- и среднеуглеродистых сталей, а также низколегированных сталей при статических нагрузках приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Допускаемые напряжения для расчета сварных соединений

при статических нагрузках

Вид технологического процесса сварки	Допускаемое напряжение в швах при
	растяжении	сжатии	срезе
Автоматическая под флюсом, ручная электродами Э42А и Э50А, контактная стыковая			0,65
Ручная дуговая электродами Э42 и Э50, газовая сварка	0,9		0,6
Контактная шовная и точечная	-	-	0,5

Примечание. – допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статических нагрузках, которое равно:

сталь Ст0 =140 МПа,

сталь Ст2 =160 МПа,

сталь Ст3 =160 МПа,

сталь Ст5 =190 МПа,

низколегированная сталь =230 МПа.

1.4. Расчет сварных швов при переменных нагрузках

При воздействии переменных нагрузок сварные соединения рассчитывают по тем же формулам, что и при статической нагрузке. Однако при этом допускаемые напряжения, взятые из таблицы 1.1, понижают умножением на коэффициент <1, а расчет выполняют по максимальному (абсолютному значению) напряжению цикла (σ_max или τ_max) так, как если бы это напряжение было статическим. При переменных нагрузках рекомендуют рассчитывать прочность не только сварного шва, но и самих деталей в зоне шва. Допускаемое напряжение для деталей также умножают на коэффициент .

(1.24)

где К_эф – эффективный коэффициент концентрации напряжений, который относится и к , и к (табл. 1.2 и 1.3);

– коэффициенты: для углеродистых сталей - ,

для низкоуглеродистых сталей ;

или - коэффициент асимметрии цикла напряжений.

Таблица 1.2

Эффективный коэффициент концентрации напряжения для расчета

сварных швов и деталей в зоне сварки

Расчетный элемент	Эффективный коэффициент концентрации Кэф
	низкоуглеродистая сталь	низколегированная сталь
Деталь в месте перехода к стыковому шву	1,5	1,9
То же к лобовому шву	2,7	3,3
То же к фланговому шву	3,5	4,5
Стыковые швы с полным проваром корня	1,2	1,4
Угловые лобовые швы	2,0	2,0
Угловые фланговые швы	3,5	4,5

Таблица 1.3

Эффективный коэффициент концентрации напряжений для расчета

соединений контактной сваркой (для деталей и швов)

Марка материала	Состояние деталей (термо-обработка)	Толщина деталей	Эффективный коэффициент концентрации Кэф для рабочих швов
			точечная сварка	шовная сварка
Сталь 10,	Нормализованы	3+3	7,5	5
Сталь 30ХГСА,	Отпуск	1,5+1,5	12	12
Титановый сплав ВТ-1	В состоянии поставки	1,5+1,5	10	5
Алюминиевый сплав Д16Т	В состоянии поставки	1,5+1,5	5	2,25

В формуле (1.35) верхние знаки принимают в тех случаях, когда наибольшее по абсолютному значению напряжение является растягивающим или касательным, а нижние, если это сжимающее напряжение. В переходной зоне (= -1 или близко к этому) расчет ведут по наиболее опасному напряжению. Если при вычислении получают >1, то в расчет принимают =1.