第八讲-角焊缝的形式和计算

hfhf普通式hf1.5hf平坦式1、角焊缝的形式:一、角焊缝的形式和受力分析§3.3角焊缝的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝（1）直角角焊缝hfhf凹面式按he=0.7hf斜角角焊缝按he=0.7hf(a)hfαhfhfhfαa）锐角角焊缝；b）钝角角焊缝(b)按he=hfcoshfhfαhfhfαα2按he=hfcosα2（2）斜角角焊缝对于α135o或α60o斜角角焊缝,除钢管结构外,不宜用作受力焊缝。（1）侧面角焊缝（侧焊缝）2.直角角焊缝按力和焊缝位置关系分类（2）正面角焊缝（3）斜角焊缝斜焊缝的受力性能介于侧面角焊缝和正侧面角焊缝之间。１、最小焊脚尺寸hf,min为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:)(5.12min,计算数值只进不舍！thf式中:t2----较厚焊件厚度另:对于自动埋弧焊hf,min可在上式基础上减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min可在上式基础上加上1mm;当t2≤4mm时,hf,min=t2二、角焊缝的构造２、最大焊脚尺寸hf,max为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，hf,max应满足以下要求:hf,max≤1.2t1（钢管结构除外）式中:t1---较薄焊件厚度。t1t1hf对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：当t1≤6mm时，hf,max≤t1；当t16mm时，hf,max≤t1-(1~2)mm；hft1t3.侧面角焊缝的最大计算长度侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：fwhl60注：1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。4.侧面角焊缝的最小计算长度对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：mmhlfw408且不得小于5.搭接连接的构造要求当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力不均，规范规定：blw）（或）（mmtmmmmttb122001216111t1t2bwlＢ、为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲太大，规范规定：D.在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，且不得小于25mm。C.当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕角焊，且转角处必须连续施焊。bwl2hf2551且tt1t2试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低，塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故剪应力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越大剪应力分布越不均匀。剪应力τfA.侧面焊缝应力分析NlwN三、直角角焊缝的基本计算公式１．应力分析B.破坏形式A.正面焊缝应力分析正面角焊缝受力复杂，应力集中严重，塑性较差，但强度较高，与侧面角焊缝相比可高出35%--55%以上。B.正面角焊缝的破坏形式1）假定试验表明，直角角焊缝的破坏常发生在喉部，故通常将45o截面作为计算截面，其面积为，作用在该截面上的应力如下图所示假定截面上应力沿焊缝计算长度均匀分布，破坏时按截面平均应力来确定其强度，且正面焊缝、侧面焊缝均采用统一强度设计值ffw：σ┻hfdeτ┻τ∥h---焊缝厚度、h1—熔深h2—凸度、d—焊趾、e—焊根２.强度基本公式推导welh２）公式推导条件：双面角焊缝的Ｔ型连接，承受轴向力Ｎx,Ｎy如下图实际上计算截面的各应力分量的计算比较繁难，为了简化计算，规范假定：焊缝在有效截面处破坏，且各应力分量满足以下折算应力公式:式中：wff--焊缝金属的抗剪强度σ┻τ┻τ∥)123(3)(3222wffττσ┻┻∥整理得到：)133(22.122wffffτσ一般强度计算表达式weyflhNwexflhNβf—正面角焊缝强度增大系数；静载时取1.22，动载时取1.0。３、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算wfwefflhN1、轴心力作用下１）、仅采用侧面角焊缝连接：２）、正面角焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝NNlwlw’wffwefflhN３）、两个方向力综合作用的角焊缝)173(22wfffffNN4）、周围角焊缝wfwefflhN)(NNΒf：侧面焊缝取１.０正面焊缝取１.２２斜焊缝按3sin112f讲解例题3.3作业：3.4、3.5注：上述所有角焊缝的长度计算均须在实际长度的基础上减去两倍焊脚尺寸．４、角钢角焊缝连接A、仅采用侧面角焊缝连接221121eNeNNNN由力及力矩平衡得:故:)203(22112)193(12121NkeeeNNNkeeeNN肢尖焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxlw1lw2wfewfwfewffhlNfhlN222111对于校核问题:对于设计问题:)223(7.0)213(7.0222111wffwwffwfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxlw1lw2B、采用三面围焊)253(2)243(2322311NNkNNNkN)233(7.023ffffbhN余下的问题同情况‘A’，即:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2认为N3作用在截面高度一半的位置，则由力及力矩平衡得:wfewfwfewffhlNfhlN222111对于校核问题:对于设计问题:wffwwffwfhNlfhNl2221117.07.0Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw2)273(21)263(223123NkNNNNkNC、采用L形围焊代入式（3-25）得:对于设计问题:02N333111wwfffwfewlfNhfhNlNe1e2bN1xxN3lw15、N、M、V共同作用下(1)偏心轴力作用下角焊缝强度计算NθeNxNy2wl2wlMAσNxσMτNy2,6weewxAflhMhlNewyAfhlN,wfAffAff2,2,hehet(2)V、M共同作用下(牛腿与拄连接)焊缝强度计算(例3.6)h1σfAσfBτfwffwfAfhIM21对于A点：式中：Iw—全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩；h1—两翼缘焊缝最外侧间的距离。xxhh2BB’Ah1MeFVM认为竖向剪力只由腹板上的焊缝承担，且应力为均匀分布．对于B点：2,2,22weffBwfBlhVhIMwffBffBf22强度验算公式：式中：h2、lw,2—腹板焊缝的计算长度；he,2—腹板焊缝截面有效高度。h1σf1σf2τfxxhh2BB’Ah1MVM假定:A、被连接件绝对刚性，焊缝为弹性，即：T作用下被连接件有绕焊缝形心旋转的趋势；B、T作用下焊缝群上任意点的应力方向垂直于该点与焊缝形心的连线，且大小与r成正比；C、在V作用下，焊缝群上的应力均匀分布。3、T、V、N共同作用下将F向焊缝群形心简化得:V=FT=F(e1+e2)Fe1AA’故：该连接的设计控制点为A点和A’点e2x0l1l2xxyy0TVrxxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyhe)323(yxPTAIIrTIrTT作用下A点应力:将其沿x轴和y轴分解:)343(cos)333(sinrrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAxe2x0l1l2xxyyAA’0TVr剪力V作用下,A点应力:weVVAylhVA点垂直于焊缝长度方向的应力为:TAyVAyfA点平行于焊缝长度方向的应力为:NAxTAxf强度验算公式：wfffff22wfTAxfVAyTAyf22即：τV轴力N作用下,A点应力:weNAxlhNxxyyrrxryAτTAxτTAyτTA0θτVyheNAx