21.4.1.2 Угловое соединение

В плоскости соединения деталей:

Воздействие осевого усилия F_X

• результирующее напряжение среза , где F_X-осевое усилие [Н], A-площадь сварочной группы [мм²]

Воздействие изгибающего момента M

• напряжение среза в исследуемой точке сварного шва , где u=1000 – константа, M-изгибающий момент [Нм], r-вектор положения исследуемой точки сварного соединения, относящейся к центру масс сварочной группы [мм], J-полярный момент инерции сварочной группы [мм⁴]

Нагрузка от изгибающего усилия F_Y

• в любой точке сварного шва возникает напряжение, вызываемое силой среза F_Y и изгибающим моментом M_F. Его величина определяется по формуле: M_F=F_Yr_F [Н мм,], где F_Y - усилие среза при изгибе [Н], r_F - плечо изгибающей силы для центра масс сварочной группы [мм]

• напряжение среза от сдвигающего усилия , где F_Y-усилие среза при изгибе [Н], A-площадь сварного шва [мм²]

• напряжение среза от изгибающего момента

  • - компонент X напряжения

  • - компонент Y напряжения ,

где, M_F-изгибающий момент [Н мм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], r_X-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм], J-полярный момент инерции сварочной группы [мм⁴]

• результирующее напряжение среза в исследуемой точке сварного шва , где где _XM-компонент X напряжения среза от изгибающего момента [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия FY' [МПа], _YM-компонент Y напряжения среза от изгибающего момента [МПа]

Нагрузка от произвольного усилия F

• в любой точке сварного шва произвольное усилие F вызывает напряжение, соответствующее объединенным значениям напряжений от изгибающего момента M_F и сил среза F_X', F_Y'. Точка приложения принадлежит центру масс сварочной группы: M_F = F r_F [Нмм], F_X' = F cos [Н], F_Y' = F sin [Н], где F-действующая сила [Н], r_F-плечо изгибающей силы для центра масс сварочной группы [мм], -угол приложения действующей силы [°]

• напряжение среза от сдвигающего усилия F_X'

• напряжение среза от сдвигающего усилия F_Y' , где A-площадь сварного шва [мм²]

• напряжение среза от изгибающего момента

  • - - компонент X напряжения

  • - компонент Y напряжения ,

где, M_F-изгибающий момент [Н мм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], r_X-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм], J-полярный момент инерции сварочной группы [мм⁴]

• результирующее напряжение среза в исследуемой точке сварного шва , где _X-напряжение среза от сдвигающего усилия F_X' [МПа], _XM-компонент X напряжения среза от изгибающего момента [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Y' [МПа], _YM-компонент Y напряжения среза от изгибающего момента [МПа]

Расчет сравнения напряжений _S

• сравнение напряжений определяется по частным напряжениям согласно формуле

  • для компонента X напряжения, действующего в исследуемой точке шва перпендикулярно его направлению, применяется формула _X = ₃ или _X = ₄.

  • для компонента Y напряжения, действующего перпендикулярно направлению шва _Y = ₃ или _Y = ₄

где _X-напряжение среза от сдвигающего усилия F_X' [МПа], _XM-компонент X напряжения среза от изгибающего момента [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Y' [МПа], _YM-компонент Y напряжения среза от изгибающего момента [МПа], ₃-коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва , ₄-коэффициент преобразования сварного соединения для углового сварного шва внапуск.

В плоскости, перпендикулярной плоскости соединения деталей

Обобщенный вариант для комбинированной нагрузки, при котором нагрузка в плоскости, перпендикулярной плоскости шва, вызывает растягивающее или сжимающее напряжение  в шве.

• нормальное напряжение от осевого усилия F_{Z ,} где F_Z-осевое усилие [Н], A-площадь сварочной группы [мм²]

• нормальное напряжение от изгибающего момента M , где u = 1000-константа, M-изгибающий момент [Нм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], I-момент инерции сварочной группы относительно нейтральной оси X [мм⁴]

• полное нормальное напряжение  = _F ± _M [МПа], где _F-нормальное напряжение от осевого усилия FZ [Н], _M-нормальное напряжение от изгибающего момента M [мм]

• напряжение среза от сдвигающего усилия F_{Y ,} где F_Y-усилие среза [Н], A-площадь сварочной группы [мм²]

• н апряжение среза от крутящего момента T:

  • компонент X напряжения

  • компонент Y напряжения

где u=1000-константа, T-крутящий момент [Нм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], r_X-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм], J-полярный момент инерции сварочной группы [мм⁴]

• полное напряжение среза , где _XT-компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия FY [МПа], _YT-компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа]

• результирующее приведенное напряжение в исследуемой точке сварного шва , где -полное нормальное напряжение [МПа], -полное напряжение среза [МПа]

Нагрузка от изгибающего усилия F_Y. Для целей расчета изгибающее усилие может быть заменено комбинацией сдвигающего усилия F_Y, действующего в плоскости шва, и изгибающего момента M, действующего в перпендикулярной плоскости. Затем с помощью описанной выше процедуры рассчитывается напряжение в шве. Изгибающий момент определяется по формуле , где F_Y-усилие среза [Н], e-плечо изгибающего усилия [мм], u=1000-константа

Нагрузка от произвольного усилия F. Для целей расчета произвольное усилие F может быть заменено комбинацией сдвигающего усилия F_Y, действующего в плоскости шва, осевого усилия F_Z и изгибающего момента M, действующего в перпендикулярной плоскости. Затем с помощью описанной выше процедуры рассчитывается напряжение в шве.

• отдельные компоненты нагрузки определяются по формулам:

  • изгибающий момент

  • осевое усилие F_Z = F cos [Н]

  • усилие среза F_Y = F sin [Н]

где F-действующая сила [Н], r_F-плечо силы относительно центра масс сварочной группы [мм]. u=1000-константа, -угол приложения действующей силы [°]

Метод сравнения напряжений. 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 F_{Z ,} где F_Z-осевое усилие [Н], A-площадь сварочной группы [мм²]

• напряжение среза от изгибающего момента M , где u = 1000-константа, M-изгибающий момент [Нм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], I-момент инерции сварочной группы относительно нейтральной оси X [мм⁴]

Нагрузка в плоскости шва:

• напряжение среза от сдвигающего усилия F_{Y ,} где F_Y-усилие среза [Н], A-площадь сварного шва [мм²], напряжение среза от крутящего момента T

  • компонент X напряжения

  • компонент Y напряжения ,

где u = 1000-константа, T-крутящий момент [Нм], r_Y-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм], r_X-расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм], J-полярный момент инерции сварочной группы [мм⁴]

• полное напряжение среза в исследуемой точке сварного шва , где _XT-компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Y [МПа], _YT-компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа], _Z-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Z [МПа], _ZM-напряжение среза от изгибающего момента M [МПа]

Расчет сравнения напряжений _S

• сравнение напряжений определяется по частным напряжениям согласно формуле

• для компонента X напряжения, действующего в исследуемой точке шва перпендикулярно его направлению, применяется формула _X = ₃ или _X = ₄

• для компонента Y напряжения, действующего перпендикулярно направлению шва. _Y = ₃ или _Y = ₄

где, _XT-компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа], _Y-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Y [МПа], _YT-компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа], _Z-напряжение среза от сдвигающего усилия F_Z [МПа], _ZM-напряжение среза от изгибающего момента M [МПа], ₃-коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва, ₄-коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва внапуск.