Расчет сварных соединений на прочность

Расчет сварных соединений выполняется чаще всего как проверочный с учетом следующих допущений:

а) усилия распределяются равномерно по длине шва;

б) напряжения равномерно распределяются по сечению шва.

о

Рисунок 2.23 – Виды сварных соединений: а) стыковое; б) нахлесточное; в) тавровое; г) угловое

Наиболее простым является сварное соединение встык (рисунок 2.24), которое широко используется в машиностроении. Оно может разрушаться по шву, по сечению детали, но чаще всего в зоне термического влияния.

Рисунок 2.24 – Стыковое сварное соединение

Если стыковое сварное соединение одновременно нагружено растягивающей силой F и изгибающим моментом M, то условие прочности имеет вид:

(2.96)

где s – толщина сварного шва; l – ширина шва; - допускаемое напряжение на растяжение для сварного шва.

Сварное соединение внахлестку выполняется при помощи угловых швов. Такие швы принято рассчитывать по касательным напряжениям на срез. При этом опасным является сечение m – m, совпадающее с биссектрисой прямого угла (рисунок 2.25), поскольку в этом сечении шов имеет минимальную толщину. Расчетная толщина этого шва при катете шва равном толщине свариваемых деталей – k = s:

(2.97)

Рисунок 2.25 – Сварное соединение внахлестку

Условие прочности на срез

,

(2.98)

где - допустимое напряжение на срез для сварного шва.

В качестве проектного параметра чаще используют длину шва

(2.99)

Допускаемые напряжения при расчете сварных соединений принимают пониженными, в долях от допускаемых напряжений для основного металла

; ,

(2.100)

где - допускаемое напряжение для основного металла; φ – коэффициент понижения допускаемого напряжения; γ – коэффициент, учитывающий характер нагрузки.

Коэффициент φ учитывает факторы, снижающие прочность шва: способ сварки; технологические дефекты (шлаковые и газовые включения, непровары и т. п.); качество основного материала. Коэффициент γ зависит от характера нагрузки. При постоянной нагрузке он не учитывается, а переменной – определяется расчетным путем.