№7 Расчет сварных швов на прочность

Расчет сварных швов на прочность.

При проектировании сварных конструкций прочность их определяется на основании расчетов, которые сводятся к определению напряжений, возникающих в деталях изделия от нагрузок.

Существуют два основных метода расчета конструкций: по допускаемым напряжениям и по предельным состояниям.

При расчете конструкций по допускаемым напряжениям условие прочности имеет вид σ = [σ],

где σ - напряжение в опасном сечении детали, [σ] - допускаемое напряжение, которое составляет некоторую часть от предела текучести стали : [σ] = σ_т/n, где n— коэффициент запаса прочности.

Коэффициент запаса прочности имеет различные значения в зависимости от ряда условий (характера нагрузки, толщины листов, марки стали и др.). Обычно коэффициент запаса прочности для изделий, выполняемых из низкоуглеродистой стали, составляет 1,5—1,7.

Метод расчета по допускаемым напряжениям прост. Коэффициент запаса прочности устанавливают без точного учета условий работы конструкции.

Более точным методом расчета конструкций, учитывающим условия работы, однородность материала конструкции и др., является метод расчета по предельным состояниям.

При расчете конструкций но предельному состоянию условие прочности записывается : N/F mR, где N — расчетное усилие, Н; F — площадь сечения, м²; R — расчетное сопротивление материала, Н/м²; m — коэффициент условий работы, который учитывает степень ответственности конструкции, жесткость узлов.

Стыковые швы на прочность рассчитывают по формуле N = R_сSl, где N — расчетная продольная сила, действующая па соединение, Н; R_с — расчетное сопротивление сварного стыкового соединения растяжению или сжатию, Н/м²; S — толщина металла в расчетном сечении, м; l — длина шва м.

Максимальное усилие N для угловых лобовых швов рассчитывают по формуле N = 0,7KlR_c, где

К — катет шва, м; l — длина шва, м; R_с — расчетное сопротивление срезу, Н/м².

Коэффициент 0,7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва но гипотенузе прямоугольного треугольника (форма сечения углового шва).

Максимальное усилие N для угловых фланговых швов рассчитывается по формуле N = 2*0,7 KlR_с.

Примеры.

1. Определить расчетное усилие в стыковом соединении, выполненном ручной сваркой, если

расчетное сопротивление растяжению металла шва 18*10⁷ Па, толщина шва S = 0,01м,

l = 0,2м (рис а).

N = 18 *10⁷ * 0,01* 0,2 = 36*10⁴Н.

2. Определить расчетное усилие в нахлесточном соединении с лобовым швом, если R_c=15-10⁷ Па,

катет шва К=0,01м, l = 0,2м (рис. б).

N = 0,7 * 0,01* 0,2 * 15 *10⁷ = 21*10⁴ Н.

3. Определить расчетное усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если

К= 0,0 м, l= 0,1м (рис. в).

N= 2 * 0,7 * 0,01 * 0,1 * 15*10⁷ = 21*10⁴ Н.

Рис. Определение расчетных усилий на сварные швы:

а - стыковой, б — угловой лобовой, в — угловой фланговый.