Расчет на растяжение (сжатие)

Условие прочности сварного соединения (рис.1.1,а)

σ ≤ [σ']_р (1.1)

или

≤ [σ']_р , (1.2)

где [σ']_р – допускаемое напряжение на растяжение для сварного соединения, МПа; s – толщина более тонкой из свариваемых деталей, мм; b – длина шва, мм; F – сила, растягивающая соединяемые детали, Н.

Расчет косого шва (рис. 1.1,б) также производят по формуле (1.2), в которой принимают [σ']_р = [σ]_р ; [σ]_р – допускаемое напряжение на растяжение для основного материала детали.

Расчет при одновременном воздействии растягивающей нагрузки f и изгибающего момента Ми

Условие прочности сварного соединения (рис. 1.1,в)

σ_max ≤ [σ']_р (1.3)

σ_max =+ (1.4)

где дополнительно σ_max – наибольшее нормальное напряжение;

W_ос = – осевой момент сопротивления расчетного сечения шва.

Расчет на кручение

Условие прочности сварного соединения (рис. 1.1,г)

τ_max = ≤ [τ'], (1.5)

где Т – крутящий момент;

[τ'] – допускаемое напряжение кручения;

W = – полярный момент сопротивления расчетного сечения сварного шва.

1.2. Расчет на прочность соединений с угловыми швами

Как показывает опыт эксплуатации соединений с угловыми швами, их разрушение при любом виде нагружения происходит, как правило, по наименьшему сечению, расположенному в биссекторной плоскости прямого угла поперечного сечения шва. Таким образом, условие прочности углового шва записывается в виде

τ ≤ [τ'], (1.6)

где τ – расчетное напряжение среза в опасном сечении (биссекторной плоскости) шва;

[τ'] – допускаемое напряжение на срез материала шва.

Площадь биссекторной плоскости шва равна

hl = 0,7kl,

где k – катет шва, l – длина шва.

Расчет на растяжение (сжатие)

Рассмотрим вначале соединения с комбинированными швами (рис. 1.2,в). Комбинированные швы (лобовой и фланговые) рассчитывают на основе принципа распределения нагрузки пропорционально несущей способности отдельных швов. При этом

, (1.7)

а.

б.

в.

г.

Рис. 1.1. Соединения стыковыми швами

где , – соответственно длины лобового и флангового швов.

В частных случаях, когда соединение содержит только лобовой (рис. 1.2,а) или фланговые швы (рис 1.2,б), расчетные зависимости получают из формулы (1.7), принимая или . Итак, расчет на растяжение соединения с лобовым швом проводят по формуле

, (1.8)

а с фланговыми швами

. (1.9)

Примечание. При расчете фланговых швов по формулам (1.7), (1.9) предполагают, что касательные напряжения распределены равномерно по длине шва . Поскольку приведенный расчет не учитывает наличие концентрации напряжений на концах фланговых швов, то на практике их длину ограничивают условием < 50k.

Косой шов (рис. 1.2,г) рассчитывают по формуле

. (1.10)

Если одна из соединяемых деталей несимметрична, то расчет прочности проводят с учетом нагрузки, действующей на каждый шов. Например, к листу приварен уголок (рис. 1.4,а), равнодействующая нагрузка проходит через центр тяжести уголка и распределяется по швам обратно пропорционально плечам а и b. Соблюдая условие равнопрочности, швы выполняют с различной длиной так, чтобы . При этом напряжение в обоих швах

. (1.11)