Расчет сварных соединений

Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность

1.4.1. Стыковые соединения

Расчет швов (рис. 1.6) производят на растяжение или сжатие по сечению соединяемых деталей (без учета утолщения шва) Условие прочности шва на растяжение

,

где F - внешняя нагрузка, действующая в плоскости соединяемых листов, перпендикулярно шву; А=dl - площадь сварного шва в сечении, перпендикулярном линии действия силы (dи l - соответственно толщина одной из соединяемых деталей и длина шва);

- допускаемое напряжение сварного шва при растяжении (обычно =(0,9...1,0) , где - допускаемое напряжение при растяжении основного металла).

Рис. 1.6. Схемы нагружения стыковых соединений

Прочность стыкового соединения, полученного контактной сваркой, принимают равной прочности основного металла.

Допускаемая растягивающая или сжимающая нагрузка в сварных швах:

прямом ;

косом .

Здесь b - угол между образующей косого шва и линией действия силы (рис. 1.6, б).

1.4.2. Нахлесточные соединения

Угловые (фланговые и лобовые) швы рассчитывают на срез по сечению I-I, проходящему через биссектрису прямого угла (см. рис. 1.3). Расчетную высоту h углового шва в формулах обычно выражают через катет K:

h = K cos45° »0,7 K

Площадь расчетного (опасного) сечения А = 0,7 K l. Напряжения при срезе в опасном сечении, если соединение нагружено растягивающей или сжимающей силой F. Определяется по формуле.

где и - расчетное и допускаемое напряжения среза для шва; l - расчетная длина шва. В соединении лобовыми швами (см. рис. 1.4, а) l = 2l_л; в соединении фланговыми швами l = 2 l_фл (см. рис. 1.4, б), в соединении и лобовыми, и фланговыми швами l равно периметру швов.

Если нахлесточное соединение нагружено моментом в плоскости стыка (рис. 1.7), то напряжения от момента распределяются по длине шва неравномерно, а их векторы направлены различно. Напряжения пропорциональны плечам е и перпендикулярны им. В общем случае максимальные напряжения можно определить по формуле

,

где W_p - полярный момент сопротивления сечения швов в плоскости разрушения.

а б

Рис. 1.7. Соединение, нагруженное моментом в плоскости стыка

При любых схемах нагружения напряжения в сварном шве от действия нескольких силовых факторов (Т, F и т. д.) суммируются геометрически.

Тавровые соединения

Эти соединения выполняют либо стыковыми швами с разделкой кромок (рис. 1.8, а), либо угловыми швами без разделки кромок (рис 1.8, б). При нагрузке изгибающим моментом и силой прочность соединения определяют по формулам:

для стыкового шва ;

для угловых швов .

Рис. 1.8. Тавровые соединения стыковым и угловым швами

На рис. 1.9 показано тавровое соединение трубы, нагруженное изгибающим и крутящим моментами.

Рис. 1.9.

За расчетное сечение по-прежнему принято сечение по биссектрисе mm. Таким образом, опасное сечение представляет собой кольцо с внутренним диаметром d и наружным диаметромD = d + 2·0,7K.

Напряжение в шве от крутящего момента