最新焊接接头及静载强度计算1课件PPT.ppt 66页

'焊接接头及静载强度计算1 一、焊接接头的组成焊接接头由焊缝金属、熔合区、热影响区组成图2-1熔焊焊接接头的组成对接接头的断面图搭接接头的断面图 影响焊接接头性能的主要因素焊接接头是一个成分、组织和性能都不均匀的连接体。此外，焊接接头因焊缝的形状和布置的不同，将会产生不同程度的应力集中。所以，不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性。影响焊接接头性能的主要因素有以下两个方面：力学方面因素：接头形状的不连续性(余高、接头错边)、焊接缺陷（未焊透、裂纹）、残余应力和残余变形等。材质方面因素：焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引起的焊缝化学成分的变化、焊后热处理所引起的组织变化以及矫正变形所引起的加工硬化等。 对接焊缝坡口角度的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透。坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般坡口角度选60°左右。采用根部间隙是为了保证焊缝根部能焊透，一般情况下，坡口角度小，需要同时增加根部间隙；根部间隙较大时，又容易烧穿，为此，需要采用钝边防止烧穿。根部间隙过大时，还需要加垫板。 对接焊缝的典型坡口形式 角焊缝角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等焊脚角焊缝。各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关。静载时，如母材金属塑性良好，则角焊缝的截面形状对承载能力没有明显影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的承载能力最低。不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果好。 角焊缝截面形状及其计算断面KKaKKaKKaKKa 三、焊接接头的基本形式对接接头：两焊件表面构成大于或等于135°、小于或等于180夹角，即两板件相对端面焊接而形成的接头。对接接头从强度角度看是比较理想的接头形式，也是广泛应用的接头形式之一。常见的对接接头的焊缝轴线与载荷方向相垂直，也有少数与载荷方向成斜角的斜焊缝对接接头。FF对接接头斜缝对接接头 搭接接头两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头称为搭接接头。搭接接头的应力分布不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式。但由于焊前准备及装配工作较为简单，故多用于受力较小且不要求密封性的结构中。搭接接头中，最常见的是角焊缝组成的搭接接头，一般用于12mm以下的钢板焊接。除此之外，还有开槽焊、塞焊、锯齿状搭接等多种形式。 开槽焊搭接接头FF开槽焊搭接接头，先将被连接件加工成槽形孔，然后用焊缝金属填满该槽，开槽焊焊缝断面为矩形，其宽度为被连接件厚度的二倍，开槽长度应比搭接长度稍短一些。2δ 塞焊接头塞焊接是在被连接的钢板上钻孔，用来代替开槽焊的槽形孔，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来。当被连接板厚小于5mm时，可以采用大功率的埋弧焊或CO2气体保护焊直接将钢板熔透而不必钻孔。FF T形（十字）接头T形接头是典型的电弧焊接头，能承受各种方向的力和力矩，这类接头应避免采用单面角焊缝，因为这种接头的根部有很深的缺口，其承载能力低。 T形接头的承载能力FyFxMFyFzFxM 角接接头两板件端面构成30°~135°夹角的焊接接头称作角接接头，角接接头多用于箱形构件。 第二节电弧焊接头的工作应力一、应力集中的概念二、电弧焊接头的工作应力分布 应力集中的概念应力集中，是指接头局部区域的最大应力值较平均应力值高的现象。常以应力集中系数KT表示。KT=在焊接接头中产生应力集中的原因是：1）焊缝中有工艺缺陷。2）焊缝外形不合理。3）焊接接头设计不合理。 二、电弧焊接头的工作应力分布1、对接接头由于余高造成了构件表面不平滑，在焊缝与母材金属的过渡处引起应力集中。焊趾处KT为1.6，焊根处KT为1.5。KT的大小与余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r有关。减小r和增大h，均使KT增加。当余高h为零时，KT=1，应力集中消失。如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚，但却使应力集中程度增加，因此生产中应适当控制余高。 对接接头的应力集中 余高对应力集中的影响由余高带来的应力集中，对动载结构的疲劳强度是十分不利的，所以此时要求它越小越好。国家标准规定：在承受动载荷情况下，焊接接头的焊缝余高应趋于零。因此，对重要的动载结构，可采用削平余高或增大过渡圆弧的措施来降低应力集中，以提高接头的疲劳强度。 余高与过渡半径与KT的关系 正面搭接角焊缝的应力分布 侧面角焊缝的工作应力分布 联合角焊缝的应力分布 加盖板的应力集中 侧面搭接接头的工作应力均匀化 第三节焊接接头的静载强度计算一、工作焊缝和联系焊缝二、焊接接头的设计要点三、焊接接头强度计算的假设四、电弧焊接头的静载强度计算五、焊缝许用应力 一.工作焊缝和联系焊缝工作焊缝:焊缝与被连接的元件是串联的,它承担着传递全部载荷的作用,焊缝一旦断裂,结构就会立即失效.联系焊缝:焊缝与被连接的元件是并联的,它仅传递很小的载荷,主要起元件之间相互联系的作用,焊缝一旦断裂,结构不会立即失效.在结构设计时无需计算联系焊缝的强度,只需计算工作焊缝的强度. 工作焊缝和联系焊缝 焊接接头的设计要点应尽量使接头形式简单,结构连续,且不设在最大应力作用截面上.要特别重视角焊缝的设计,不宜选择过大的焊脚.尽量避免在厚度(Z向)方向传递力.接头的设计要便于制造和检验.一般不考虑残余应力对接头强度的影响. 二.焊接接头强度计算的假设残余应力对接头强度没有影响.焊趾处和余高处的应力集中对接头强度无影响.接头的工作应力是均布的,以平均应力计算.正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别.焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响.角焊缝都是在切应力的作用下破坏,按切应力计算其强度.在静载条件下为了计算方便常作如下假设: 角焊缝的破断面在角焊缝截面的最小高度上,其值等于内接三角形高.余高和少量的熔深对接头的强度没有影响,但是,在采用熔深较大的埋弧焊和CO2气体保护焊时,应给予考虑,角焊缝计算断面高度a为:a=(K+p)cos45°当K≤8mm时,可取a等于K;当K>8mm时,可取p=3mm. 三.电弧焊接头的静载强度计算电弧焊接头静载强度计算的一般表达式为:б≤[бˊ]或τ≤[τˊ]式中б,τ为平均工作应力;[бˊ][τˊ]为焊缝的许用应力. 1.对接接头的静载强度计算不考虑焊缝余高焊缝长度取实际长度计算厚度取两板中较薄者如果焊缝的许用应力与基本金属的相等,则不必进行强度计算对接接头进行强度计算时 对接接头受力情况Fs为切力M1为平面内弯矩M2为垂直平面的弯矩 (1)受拉或受压对接接头受拉时受压时式中F——接头所受的拉力或压力（N）；L——焊缝长度（mm）；δ1——接头中较薄板的厚度（mm）；бtбp——接头受拉或受压时焊缝中所承受的工作应力（MPa）；[бˊt]——焊缝受拉或受弯时的许用应力（MPa）；[бˊp]——焊缝受压时的许用应力（MPa）； 例题例1两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接，两端受28400N的拉力，材料为Q235—A钢，[бˊt]＝142MPa，试校核其焊缝强度。解:已知F=28400N，L=500mm，δ=5mm，[бˊt]＝142MPa，代入式（2-1）得所以该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作时是安全的。 (2)受剪切对接接头式中Q——接头所受的切力（N）；L——焊缝长度（mm）；δ1——接头中较薄板的厚度（mm）；τ——接头焊缝中所承受的切应力（MPa）；[τˊ]——焊缝许用切应力（MPa）； 例题例2两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235—A钢，试设计焊缝的长度（钢板宽度）。解由公式(3-2)可得由已知条件知Q=29300N，δ=10mm；由表2-3中查得[τˊ]＝98MPa，代入上式得取L=32mm,即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求. 正面搭接受拉或压 侧面搭接受拉或压 联合搭接受拉或压 例题例4将100mm×100mm×10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，见图2-26。受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的合理尺寸K和L应该是多少？ 小学生宋词积累背诵 天净沙.秋思元马致远枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，古道西风瘦马。夕阳西下，断肠人在天涯。 天净沙·秋元白朴孤村落日残霞，轻烟老树寒鸦，一点飞鸿影下。青山绿水，白草红叶黄花。 长相思清纳兰性德山一程，水一程，身向榆关那畔行，夜深千帐灯。风一更，雪一更，聒碎乡心梦不成，故园无此声。 七步诗曹植三国·魏煮豆持作羹，漉菽以为汁。萁在釜下燃，豆在釜中泣。本自同根生，相煎何太急？ 水调歌头宋苏轼明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年？我欲乘风归去，惟恐琼楼玉宇，高处不胜寒．起舞弄清影，何似在人间？转朱阁，低绮户，照无眠。不应有恨、何事长向别时圆？人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共蝉娟。 渔歌子唐张志和西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥。青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归。 清平乐村居宋辛弃疾茅檐低小，溪上青青草。醉里吴音相媚好，白发谁家翁媪?大儿锄豆溪东，中儿正织鸡笼。最喜小儿亡赖，溪头卧剥莲蓬。 如梦令宋李清照常记溪亭日暮，沉醉不知归路，兴尽晚回舟，误入藕花深处。争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。 满江红宋岳飞怒发冲冠，凭阑处、潇潇雨歇。抬望眼，仰天长啸，壮怀激烈。三十功名尘与土，八千里路云和月。莫等闲、白了少年头，空悲切。靖康耻，犹未雪；臣子恨，何时灭？驾长车、踏破贺兰山缺。壮志饥餐胡虏肉，笑谈渴饮匈奴血。待从头、收拾旧山河，朝天阙。 浣溪沙北宋秦观漠漠轻寒上小楼，晓阴无赖似穷秋。淡烟流水画屏幽。自在飞花轻似梦，无边丝雨细如愁。宝帘闲挂小银钩。 西江月·夜行黄沙道中宋辛弃疾明月别枝惊鹊，清风半夜鸣蝉。稻花香里说丰年，听取蛙声一片。七八个星天外，两三点雨山前。旧时茅店社林边，路转溪桥忽见。 菩萨蛮·书江西造口壁宋辛弃疾郁孤台下清江水，中间多少行人泪？西北望长安，可怜无数山。青山遮不住，毕竟东流去。江晚正愁余，山深闻鹧鸪。 长相思唐白居易汴水流，泗水流，流到瓜州古渡头，吴山点点愁。思悠悠，恨悠悠，恨到归时方始休，月明人依楼。 虞美人李煜春花秋月何时了，往事知多少。小楼昨夜又东风，故国不堪回首月明中。雕阑玉砌应犹在，只是朱颜改。问君能有几多愁，恰是一江春水向东流。 相见欢李煜林花谢了春红，太匆匆。无奈朝来寒雨，晚来风。胭脂泪，相留醉，几时重。自是人生长恨，水长东。无言独上西楼，月如钩。寂寞梧桐深院，锁清秋。剪不断，理还乱，是离愁。别是一般滋味，在心头。 浣溪沙宋晏殊一曲新词酒一杯，去年天气旧亭台。夕阳西下几时回？无可奈何花落去，似曾相识燕归来。小园香径独徘徊。 明日歌清钱鹤滩明日复明日，明日何其多。我生待明日，万事成蹉跎。世人苦被明日累，春去秋来老将至。朝看水东流，暮看日西坠。百年明日能几何？请君听我明日歌。 七律·长征毛泽东红军不怕远征难，万水千山只等闲。五岭逶迤腾细浪，乌蒙磅礴走泥丸。金沙水拍云崖暖，大渡桥横铁索寒。更喜岷山千里雪，三军过后尽开颜。 卜算子·咏梅毛泽东风雨送春归，飞雪迎春到。已是悬崖百丈冰，犹有花枝俏。俏也不争春，只把春来报。待到山花烂漫时，她在丛中笑。 '