Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопрос №35
3.2 Расчет на прочность сварных соединений,
выполненных дуговой сваркой
Для большинства сварных конструкций преобладающими являются нагрузки с малым числом циклов перемен напряжений. Поэтому для сварных соединений основным расчетом на прочность является расчет по номинальным напряжениям. Характер нагрузки (отношение переменной составляющей цикла напряжений к постоянной составляющей) учитывают при выборе допускаемых напряжений.
Соединения электродуговой сваркой выполняют стыковыми или угловыми швами [6].
Стыковые швы рассчитывают на прочность по нормальным напряжениям по номинальному сечению соединяемых элементов без учета утолщения швов (утолщение швов не должно превышать 1,0…1,5 мм во избежание увеличения концентрации напряжений). Для расчета швов используют те же зависимости, что и для целых элементов. Стыковыми швами выполняют стыковые соединения, а также тавровые соединения с разделкой кромок.
Угловые швы рассчитывают на прочность только по касательным напряжениям . В зависимости от формы поперечного сечения различают угловые швы (рисунок 3.4): нормальные 1, вогнутые 2 и выпуклые 3. На практике наиболее распространены нормальные швы. Выпуклый шов образует резкое увеличение сечение элементов в месте их соединения, что является причиной повышенной концентрации напряжений. Вогнутый шов снижает концентрацию напряжений и рекомендуется при действии переменных нагрузок. Вогнутость шва обычно достигается механической обработкой, которая значительно увеличивает стоимость соединения. Основными геометрическими характеристиками углового шва являются катет шва и высота шва . Для нормального шва . По условиям технологии принимают мм, если толщина соединяемых элементов (листов) мм. В большинстве случаев принимают . Угловыми швами выполняют стыковые соединения, а также тавровые соединения без разделки кромок.
Примечание – Разрушение угловых швов происходит по наименьшему сечению плоскостью, проходящей через биссектрису прямого угла (рисунок 3.4) или близко к ней. Площадь расчетного (опасного) сечения принимают равной , где – глубина проплавления; – длина шва. При многопроходной автоматической и полуавтоматической и ручной сварке ; для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки ; для такой же, но автоматической сварки и для однопроходной автоматической сварки [1].
3.2.1 Стыковые соединения
Стыковые соединения могут воспринимать произвольно направленные внешние силы и изгибающие моменты так же, как и соединяемые элементы. При совместном действии изгибающего момента , Н·мм, в плоскости стыка соединяемых элементов и растягивающей (сжимающей) силы , Н, условие прочности стыкового шва имеет вид
, (3.1)
где – осевой момент сопротивления расчетного сечения шва относительно нейтральной оси , мм3; – площадь расчетного сечения шва, мм2; – толщина соединяемых элементов, мм; – длина шва, мм (на рисунке 3.2, а длина шва равна ширине соединяемых элементов); – допускаемое напряжение в сварном шве, МПа (см. таблицу 3.1).
Осевой момент сопротивления прямоугольного сечения определяется по формуле
. (3.2)
В формуле (3.2) меньшая сторона сечения шва параллельна нейтральной оси (рисунок 3.5, а). Если нейтральной оси будет параллельна большая сторона сечения шва (рисунок 3.5, б), то момент сопротивления будет определяться по формуле
.
При действии на соединение только силы или момента в условии прочности (3.1) будет отсутствовать соответствующее слагаемое нормального напряжения .
Отношение к допускаемому напряжению на растяжение для основного металла соединяемого элемента называется коэффициентом прочности сварного соединения:
.
Значение коэффициента лежит в пределах 0,9…1,0 (см. таблицу 3.1), т.е. стыковое соединение почти равнопрочно с соединяемыми элементами. В случаях, когда требуется повысить прочность соединения, применяют косые швы (рисунок 3.5). Расчет косого шва выполняют по формуле (3.1), в которой принимают . Длина шва принимается равной ширине соединяемых элементов, т.е. .