Расчеты угловых сварных швов
Все угловые швы рассчитывают на срез:t’СР < [t’СР] по наименьшему сечению шва, расположенному в биссекторной плоскости прямого угла (см. рис. 7.5, а) площадью:
A min = m × l × k × sina » l × 0,7 × k. (7.4)
Этот размер опасного сечения весьма условен, т.к. в месте шва при сварке расплавляется и металл соединяемых деталей, в результате чего фактически m > 0,7k.
Рассмотрим несколько примеров расчетов сварных соединений, выполненных угловыми швами.
А. Нахлесточные соединения угловыми швами. Расчет этих соединений в случае нагружения изгибающим моментом выполняют при двух допущениях:
1) податливостьюсоединяемых деталей пренебрегают;
2) считают, что относительный поворот соединяемых деталей происходит вокруг центра жесткости, совпадающего с центром тяжести фигуры, образованной сечениями сварных швов, только за счет деформации швов.
Вспомним, что центр жесткости – это точка стыка, неподвижная при относительном повороте соединяемых деталей относительно самих деталей.
При нагружении нахлесточного соединения силой F (рис. 7.6) в швах возникают напряжения среза. Условие прочности швов:
(7.5)
Рис. 7.6. Нахлёсточное сварное соединение, нагруженное
силой F и изгибающим моментом М
Если это же соединение нагружено изгибающим моментом М то условие прочности швов изменится:
(7.6)
При одновременном действии в одной плоскости силы F и момента M (см. рис. 7.6) условие прочности швов следующее:
(7.7)
Если же нахлёсточное соединение нагружено внецентренной силой F (рис. 7.7, а), то швы испытывают сложное напряженное состояние: срез по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Это станет понятным после приведения силы Fв центр тяжести соединения – точку О (см. рис. 7.7, б).
Сила F вызывает в швах напряжение среза t¢F , направленные вдоль оси ОУ. Момент пары сил Fс плечом Ввызывает в швах напряжении среза t¢M ,направленные вдоль оси OХ.
Рис. 7.7. Нахлесточное соединение, нагруженное
внецентренной силой F
Таким образом, результирующее напряжение среза в наиболее нагруженном сечении шва следует вычислять по зависимости:
(7.8)
Условие прочности швов в этом случае нагружения будет иметь вид:
(7.9)
Если нахлёсточное соединение выполнено комбинированным угловым швом и нагружено силой F (рис. 7.9), то условие прочности шва следующее:
(7.10)
где lS – длина комбинированного шва lS = l1 + 2l2, мм.
Рис. 7.8. Нахлесточное сварное соединение
комбинированным угловым швом
В случае нагружения этого соединения изгибающим моментом М (см. рис. 7.8) условие прочности шва:
(7.11)
где JP– полярный момент инерции шва, JP = JX + JY (JX – момент инерции опасного сечения шва относительно оси ОХ; JY – момент инерции опасного сечения шва относительно оси ОУ);
r MAX – расстояние от центра тяжести соединения до наиболее удаленной точки шва:
При подсчете моментов инерции JXи JY опасные сечения лобового и фланговых швов представляют в виде прямоугольников, имеющих стороны размерами: 0,7.kиl i.
Тогда полярный момент инерции сварного комбинированного шва будет равен:
Координату “С” центра тяжести соединения (см. рис. 7.8) вычисляют по зависимости:
При одновременном действии силы F и момента М на данное сварное соединение (см. рис. 7.8) условие прочности шва:
t¢срS = t¢F + t¢M < [t¢ср] (7.12)
Если нахлесточное соединение состоит из листового металла и профиля (рис. 7.9), то его расчет выполняется при допущении, что внешняя сила проходит через центр массы сечения профиля.
Рис. 7.9. Нахлесточное сварное соединение листа с уголком
Расчет швов в соединении начинают с определения их суммарной длины lΣ из условия прочности швов на срез (при известной величине катета), а затем по правилу рычага рассчитывают длину каждого шва (l1и l2)и нагрузку Fi, , действующую на каждый шов:
l1 / lΣ = b2 / b; l2 / lΣ = b1 / b
F1 / F = b2 / b; F2 / F = b1 / b , (7.13)
где b1, b2 – расстояния от нейтральной оси уголка до 1-го и 2-го шва, соответственно.
Из (7.13) получают формулы для расчета длины 1-го шва: l1 = lz × b2 / b , а также – для определения усилия, действующего на него: F1 = F × b2 / b.
Аналогично можно рассчитать параметры 2-го шва: длину шва l2, и нагрузку на него F2. Иначе они могут быть вычислены по простым зависимостям:
l2 = lz – l1 и F2 = F – F1.
Б. Соединения кольцевыми угловыми швами
При нагружении такого сварного соединения растягивающей осевой силой F (рис. 7.10) в металле шва возникают напряжения среза.
Условие прочности кольцевого шва следующее:
(7.13)
Рис. 7.10. Сварное соединение кольцевым угловым швом
Если это сварное соединение нагрузить вращающим моментом Т, то его условие прочности таково:
(7.14)
При совместном действии на соединение осевой силы F и крутящего момента Т в металле шва возникает сложное напряженное состояние. Сила F вызывает в металле шва напряжения t¢F, направленные вдоль оси соединяемых деталей, а момент Т – напряжения t¢Т , направленные по касательной к окружности диаметром d (см. рис. 7.10).
Условие прочности шва:
(7.15)
Дата добавления: 2015-02-19; просмотров: 9149;