Розрахунок зварних з‘єднань

Основною вимогою при проектуванні зварних конструкцій є забез­печення рівноміцності шва і з'єднуваних ним деталей. Відповідно до цого в залежності від розмірів і розташування зварних деталей установлюють відпо­відний для даного з'єднання тип шва. Якщо зварне з'єднання здійснюється кіль­кома швами, то їх розташовують так, щоб вони були навантажені рівномірно.

При розрахунку на міцність стикових швів потовщення (наплив металу) не враховують. Крім того приймають наступне припущення: навантаження роз­поділяється рівномірно по довжині шва; напруження розподіляється рівномірно по площі перерізу шва. У залежності від напрямку сил, що діють на стиковий шов, його розраховують на розтяг (рис. 2.6):

Рис. 2.6. Розрахункова схема стикового зварного з‘єднання

(2.1)

або стиск:

, (2.2)

де і – відповідно розрахункове напруження у шві при розтягу або стиску; F – сила, що розтягує або стискає з‘єднувані деталі; l – довжина шва (приймається рівною ширині з‘єднуваних деталей); d – товщина більш тонкої зі з‘єднуваних деталей; [ ] та [ ] – відповідно допустимі напруження у зварному шві при розтягу та стиску, величина яких дорівнює допустимому напруженню для матеріалу з‘єднуваних деталей, помноженому на коефіцієнт, що залежить від виду технологічного процесу зварювання і типу електроду (вибирається з довідників).

Кутові шви розраховують на зріз по найменшій площі перерізу, роз­ташованого в бісекторній площині прямого кута поперечного перерізу шва (рис. 2.7, а). У розрахунковому перерізі товщину кутового шва приймають рівною 0,7k (h=k cos 45°»0,7k, де k=d – катет поперечного перерізу шва, який приймається, як правило, рівним найменшій товщині зварюваних деталей d).

Рис. 2.7. Розрахункова схема кутового зварного з‘єднання

При дії на кутовий шов сили F (рис. 2.7, б; силу F сприймають два шви) його розраховують по формулі

, (2.3)
де – розрахункове напруження зрізу в шві; l – довжина шва; [ ] – допустиме напруження на зріз зварного шва, яке знаходять у залежності від матеріалу зварюваних деталей, виду технологічного процесу зварювання і типу електроду у відповідних таблицях.

Довжину лобового шва (рис. 2.7, а) приймають рівною подвоєній ширині деталі, що приварюється, (з‘єднання утворюється двома швами); довжину кутового флангового шва визначають з умови міцності шва (2.3):

. (2.4)

Допустимі напруження зварних швів при статичних навантаженнях при­ймаються в залежності від допустимих напружень на розтяг основного металу і від методу зварювання та типу електроду.

При змінних навантаженнях значення допустимих напружень знижують множенням на коефіцієнт

, (2.5)
де – ефективний коефіцієнт концентрації напружень; а та b – числові коефіцієнти, які вибирають в залежності від зварюваного матеріалу (для вуглецевих сталей а =0,58; b = 0,26); – коефіцієнт асиметрії циклу навантаження шва.

У формулі (2.5) верхні знаки приймають, якщо більшим є абсолютне значення напруження розтягу, а нижні – стиску. Якщо при розрахунку отримують , то приймають .