1. Обобщенное решение для комбинированной нагрузки
По сравнению со стандартным методом расчета, метод сравнения напряжений является альтернативой для расчета напряжений от осевого усилия или изгибающего момента, действующего в плоскости, перпендикулярной плоскости шва. Обычно напряжение в сварных швах имеет нормальную и тангенциальную компоненты. Метод сравнения напряжений основывается на том факте, что прочность материала шва на сдвиг меньше прочности на растяжение. Чтобы упростить расчет, сварные соединения проверяются только на напряжения среза. В деталях же расчетный метод не отличается от стандартного. Расчетные формулы также аналогичны.
Нагрузка в плоскости, перпендикулярной плоскости шва:
Напряжение среза от осевого усилия FZ
Где:
|
FZ |
осевое усилие [Н, фн]. |
|
A |
площадь сварочной группы [мм2, д2]. |
Напряжение среза от изгибающего момента M
Где:
|
M |
изгибающий момент [Нм, фунт фут] |
|
rY |
расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д] |
|
u |
константа |
|
|
- при расчете в метрических единицах u = 1000 |
|
|
- при расчете в британских единицах u = 12 |
|
I |
момент инерции сварочной группы относительно нейтральной оси X [мм4, д4] |
Нагрузка в плоскости шва:
Напряжение среза от усилия среза FY
Где:
|
FY |
усилие среза [Н, фн] |
|
A |
площадь сварочной группы [мм2, д2] |
Напряжение среза от крутящего момента T
- компонент X напряжения
- компонент Y напряжения
Где:
|
T |
крутящий момент [Нм, фн фт] |
|
u |
константа |
|
|
- при расчете в метрических единицах u = 1000 |
|
|
- при расчете в британских единицах u = 12 |
|
rY |
расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д] |
|
rX |
расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм, д] |
|
J |
полярный момент инерции сварочной группы [мм4, д4] |
Полное напряжение среза в исследуемой точке сварного шва
Где:
|
XT |
компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
Y |
напряжение сдвига, вызываемое силой сдвига FY' [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
YT |
компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
Z |
напряжение среза от сдвигающего усилия FZ[МПа, фн/кв.дюйм] |
|
ZM |
напряжение среза от изгибающего момента M [МПа, фн/кв.дюйм] |
2. Расчет для сравнения напряжений s
Сравнение напряжений определяется по частным напряжениям согласно формуле.
при этом для компонента X напряжения, действующего в исследуемой точке шва перпендикулярно его направлению, применяется формула X = 3. В противном случае X= 4. То же справедливо для компонента Y напряжения, действующего перпендикулярно направлению шва: Y = 3 или Y = 4.
|
XT |
компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
Y |
напряжение сдвига, вызываемое силой сдвига FY [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
YT |
компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
Z |
напряжение среза от сдвигающего усилия FZ[МПа, фн/кв.дюйм] |
|
ZM |
напряжение среза от изгибающего момента M [МПа, фн/кв.дюйм] |
|
3 |
коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва [-] |
|
4 |
коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва [-] |