2.3. Расчет сварных соединений при осевом нагружении

Основным критерием работоспособности сварных швов является прочность. Расчет на прочность основан на допущении, что напряжения в шве распределяются равномерно как по длине, так и по сечению.

Соединения встык. Расчет стыковых швов (рисунок 2.1, а) производят на растяжение по сечению соединяемых деталей без учета утолщения шва. Условие прочности шва на растяжение имеет вид

, (2.1)

где F – осевая растягивающая нагрузка; s – толщина шва, принимается равной толщине детали; 1_ш – длина шва; и расчетное и допускаемое напряжение на растяжение для материала шва (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Допускаемые напряжения для сварных швов соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Напряженное состояние	Тип шва	Способ сварки	Допускаемое напряжение
Растяжение, сжатие [σ]΄р	Стыковой	Дуговая автомати- ческая и полуавто- матическая под флюсом Дуговая ручная электродами Э42А, Э46А	[σ]р

Продолжение таблицы 2. 1

Напряженное состояние	Тип шва	Способ сварки	Допускаемое напряжение
Срез [τ]΄ср	Угловой Стыковой Угловой	Дуговая автоматическая и полуавтоматическая под флюсом Дуговая ручная	0,8[σ]р 0,65[σ]р 0,6[σ]р

Примечание: В таблице [σ]_р – допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей.

Нахлестное соединение угловыми швами. Расчет угловых швов производится на срез по опасному сечению I–I (рисунок 2.2, а), совпадающему с биссектрисой прямого угла.

Расчетная высота опасного сечения шва равна ksin45° = 0,7k.

Условие прочности шва на срез

, (2.2)

где и – расчетное и допускаемое напряжение среза для шва (таблица 2.1); l_ш – длина шва. В соединении лобовыми швами l_ш = 2 l_л (рисунок 2.3, а), фланговыми швами l_ш = 2l_фл (рисунок 2.3, б). В комбинированном сварном соединении (рисунок 2.3, в) l_ш равна сумме длин всех лобовых и фланговых швов.

2.4. Допускаемые напряжения для сварных соединений

Температурные деформации при сварке создают остаточные напряжения в зоне шва. Эти напряжения будут незначительны, если свариваемые металлы обладают хорошей пластичностью. К таким металлам относятся мало– и среднеуглеродистые стали. Сварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны. Допускаемые напряжения для сварных соединений выбирают по таблице 2.1.

2.5. Последовательность проектного расчета сварных соединений при осевом нагружении

Исходные данные:

Величина осевой нагрузки и характер ее действия. Материал соединяемых деталей. Вид электросварки и марка электродов. Последовательность расчета:

1. Задаются типом шва и формой его сечения в зависимости от конструкции свариваемых деталей.

2. Определяют допускаемые напряжения для сварного соединения.

3. Определяют общую расчетную длину швов.

4. При соединении комбинированными швами определяют длину лобовых и фланговых швов.

5. Вычерчивают сварное соединение и уточняют размеры соединяемых деталей.