Лобовой шов — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Лобовой шов
Cтраница 4
В соединениях внахлестку, имеющих одновременно и фланговые и лобовые швы, концентрация напряжений возникает вследствие неравномерного распределения усилий Р и РЧ. Лобовой шов воспринимает усилия Р, большие, чем следует из элементарного расчета. Пунктирная кривая построена в предположении, что напряженность фланговых и Лобовы швов одинакова. [46]
По положению относительно действующего усилия Р швы могут быть лобовыми, косыми и фланговыми. Лобовой шов расположен перпендикулярно усилию, фланговый — параллельно, а косой — под углом. [48]
Прочность этого соединения принимается равной прочности соединения встык по одному из типов, указанному на фиг. Лобовой шов в данном соединении при расчете прочности Не учитывается. [49]
С обычно ниже, чем у таких же швов, работающих на растяжение. При работе лобового шва на сжатие ( рис. 8.2.3 в) момент от пары сил Р2 создает растяжение в корне шва. Аналогичная картина наблюдается и при работе углового шва как таврового ( угол а 90), что показано на рис. 8.2.3 г. Хотя срез происходит по линии OD, он сопровождается действием растягивающей силы Рм в корне шва, что снижает прочность. [51]
Наложение угловых швов производится автоматом или вручную. Максимальная длина лобового шва не ограничивается. Длину фланговых швов следует принимать не более 50 k, где k — длина катета шва. [52]
Расчет ромбических накладок ( см. рис. 3.5, б) сводится к следующему. Принимаем длину лобового шва / wf 50 мм / и т — я40 мм. [53]
В соединениях с лобовыми швами распределение напряжений равномерно по длине шва и неравномерно по его поперечному сечению. Наиболее напряженной точкой лобового шва является вершина прямого угла. Расчет прочности производится по касательным напряжениям, действующим в плоскости биссектрисы прямого угла. [54]
Вследствие эксцентрицитета элементы несколько искривляются. И, б усилие Р передается через один лобовой шов на накладку; далее это же усилие переходит с накладки на второй лист; таким образом, в соединении этого рода имеется лишь один расчетный шов. [55]
Другие испытания [3] показали, что при некоторых условиях устранение лобового шва понижает сопротивление усталостному разрушению, хотя разрушение в обоих случаях происходит по основному материалу. [56]
Фланговый ( боковой) шов разрушается при растяжении или сжатии также вследствие среза. Площадь плоскости среза подсчитывается так же, как и у лобового шва. [58]
Такое соединение наименее целессобразно из-за большой неравномерности распределения напряжения по длине фланговых швов 2 и большой концентрации их при переходе от валика лобового шва 1 к основному металлу. Хотя характер на-гружения фланговых и лобовых швов в действительности различен, принято вести расчет напряжений для них по одним и тем же формулам. [59]
Соединение Ml занимает промежуточное положение, но требует еще герметизации внутренней полости. Поэтому соединения М2 — М4, показавшие лучшие результаты, следует считать усовершенствованием обычного соединения через фасонку, тем более что фасонка может быть уменьшена введением в расчет лобового шва, а полость трубы закрывается без дополнительного расхода материала. [60]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Лобовой шов — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Лобовой шов
Cтраница 1
Лобовой шов расположен перпендикулярно, а фланговый — параллельно линии действия нагружающей силы. Обычно применяют комбинированное госдинрнир. Рае-смотрим вначале соединения только фланговыми и только лобовыми швами, а затем комбинированное соединение. [1]
Лобовой шов расположен перпендикулярно, а фланговый — параллельно линии действия нагружающей силы. Обычно применяют комбинированное соединение фланговыми и лобовыми швами. Рассмотрим вначале соединения только фланговыми и только лобовыми швами, а затем комбинированное соединение. [2]
Лобовой шов выполняли обратноступенчатым способом одновременно два, а фланговый — три сварщика. Направление сварки — от середины к концам соединения. [4]
Лобовой шов воспринимает усилия Р, большие, чем следует из элементарного расчета. Пунктирная кривая построена в предположении, что напряженность фланговых и лобовых швов одинакова. [5]
Лобовой шов расположен перпендикулярно ( нормально) к направлению действующего усилия. [7]
Работа лобового шва является довольно сложной: он одновременно подвергается сдвигу и отрыву частиц в плоскости, также совпадающей с биссектором угла шва. Допускаемое напряжение или расчетное сопротивление для лобовых швов условно принимают таким же, как и для фланговых. [8]
Добавление лобового шва Б нахлесточном соединении несколько повышает его выносливость. Это объясняется более равномерным распределением силового потока в случае обварки по контуру. В этих соединениях усталостные трещины образуются по границе лобового шва, при этом может быть несколько очагов разрушения. [9]
Катет лобового шва равен толщине листа. [10]
Длину углового лобового шва / л ( см. рис. 3.2, а) обычно принимают равной ширине привариваемой детали. [11]
Длину углового лобового шва / л ( см. рис. 3.7, а) обычно принимают равной ширине привариваемой детали. [12]
Длину углового лобового шва ( рис. 34) обычно принимают равной ширине привариваемой детали. [14]
Длину углового лобового шва ( рис. 3.11, а) обычно принимают равной ширине привариваемой детали. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Соединения внахлестку и в тавр
Соединение внахлестку, или нахлесточное соединение, имеет большое распространение. Оно используется для соединения листов толщиной до 10 мм, для прикрепления деталей из сортового проката к деталям из листа и т. п.
При соединении внахлестку не требуется точной обработки кромок, исключаются подгоночные работы. Но при этом в листовых конструкциях увеличивается расход основного металла на перекрытие соединяемых деталей. Величина нахлестки обычно равна не менее 5 толщин свариваемых листов.
В нахлесточных соединениях швы называются угловыми или валиковыми. В сечении угловой шов имеет вид прямоугольного треугольника. Размеры таких швов обозначаются размерами их катетов.
В зависимости от направления швов относительно действующей силы угловые швы делятся на фланговые, лобовые, косые и комбинированные.
Фланговые швы имеют направление, параллельное направлению действующей силы; лобовые швы расположены перпендикулярно направлению действующей силы; косые швы направлены под углом к усилию. Комбинированные швы представляют собой сочетание фланговых и лобовых, а иногда и косых швов.
а — фланговые швы, б —лобовой шов, в — косой шов, г — комбинированный шов
Соединение в тавр применяется для деталей, расположенных во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Соединение деталей в тавр выполняется угловыми швами.
Ручная дуговая сварка соединения в тавр может быть выполнена без разделки кромок или с их разделкой. В зависимости от положения изделия во время сварки, а также от толщины детали, привариваемой своим торцом, разделка кромок может быть односторонней или двусторонней.
а — без разделки кромок, б — с односторонней разделкой кромки, в — с двусторонней разделкой кромок
При автоматической сварке тавровых соединений требуется плотное соединение деталей в местах наложения швов В остальном подготовка кромок существенно не отличается от их подготовки при ручной сварке.
Полуавтоматическая сварка тавровых соединений широка применяется при изготовлении ферм, связей, прогонов и других строительных конструкций.
а — одностороннее без скоса кромок, б — двустороннее без скоса кромок, в- двустороннее со скосом кромок
загрузка…
iron-lab.ru
Соединение внахлестку с лобовыми швами — Типы сварных соединений. Расчет соединений при действии осевых сил — Сварные соединения
Соединение с накладками при помощи лобовых швов показано на фигуре, а.
При симметричном расположении накладок лобовые швы дают достаточно высокую прочность. Однако вследствие рез кого изменения направления потока силовых линий в соединении в корне шва концентрируются большие напряжения.
Это создает условия, при которых разрушение происходит при малых удлинениях (ε = 4 / 6%), т. е. получается почти хрупкий излом, причем отрыв (при растяжении) обычно происходит по, плоскости соприкосновения шва с листом.
Вследствие неблагоприятных условий работы шва с повышенным модулем упругости (средним между G и E), равным около 1 500 000 кг/см2, а даже сложного напряженного состояния и крайне неравномерного распределения напряжений качество такого соединения получается пониженным.
Это понижение качества соединения учитывается путем снижения расчетного сопротивления, которое независимо от работы шва (сжатие, растяжение, срез) принимается во всех случаях равным расчетному сопротивлению углового сварного шва срезу.
Соединения с лобовыми швами
Таким образом, расчет лобовых швов условно ведется на срез по минимальной площади сечения, которая и принимается за расчетную площадь. Эта площадь проходит через наименьшую высоту условного треугольника сечения шва, равную 0,7 и расчетная формула остается таким образом такой же, как и при фланговых швах, т. е.
Длину а накладки делают равной около 10δ, но не менее 80 мм.
Применение несимметричного соединения с одной накладкой не может быть рекомендовано вследствие наличия эксцентриситета, создающего дополнительный момент.
Применение соединения внахлестку с лобовыми швами допустимо только в том случае, если один из элементов представляет собой достаточно жесткую конструкцию или, наоборот, в гибких (тонких) листовых конструкциях, имеющих не большие напряжения.
В таких соединениях для снижения влияния дополнительного изгибающего момента величина напуска должна быть не менее 5δ, где δ — толщина привариваемого элемента.
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов
Соединение называется комбинированным, если в нем имеется несколько различных видов сварных швов: фланговых, лобовых или стыковых. Простейшим комбинированным соединением является соединение с прямоугольными накладками, обваренными по всему контуру, т. е. соединение, имеющее фланговые и лобовые швы. Комбинированные соединения Такая же комбинация швов возможна в соединении внахлестку без накладок. Действительная работа комбинированного соединения, в значительной мере…
Этот тип соединения применяется, например, в случае крепления консоли к колонне или соединения листов под прямым углом и т. п. Вследствие своей простоты это соединение имеет широкое применение. Однако оно требует, особенно в растянутом стыке, хорошего провара по всей толщине присоединяемого листа, так как в случае оставления «щели» будет иметь место резкое изменение направления силового…
Соединение внахлестку может осуществляться с накладками и без них при помощи угловых швов. В зависимости от расположения по отношению к действующим усилиям угловые швы могут быть: фланговые (расположенные параллельно усилию) и лобовые или торцовые (расположенные перпендикулярно усилию). Соединение внахлестку с фланговыми швами Простейшим соединением этого типа является конструкция, показанная на фигуре. Передача усилия в нем…
Соединение встык наиболее рационально применять для соединения листов. Однако не исключена возможность его применения и при стыковании двутавровых балок, швеллеров и уголков. При конструировании соединений встык необходимо заботиться как о возможности хорошего провара стыка, так и о создании условий, обеспечивающих свободу сварочных деформаций («усадки»), которые развиваются в процессе остывания сварных швов. Опыт показал, что для…
www.ktovdome.ru
Швы сварных соединений — Сварка металлов
Швы сварных соединений
Категория:
Сварка металлов
Швы сварных соединений
Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла. Сварной шов является частью сварного соединения, которая по своей структуре отличается от структуры основного металла.
Сварные швы по виду соединения и форме поперечного сечения подразделяются на стыковые и угловые. Стыковые швы применяют для выполнения стыковых и, значительно реже, угловых и тавровых соединений. Угловые швы применяют в угловых, тавровых и нахлесточных соединениях.
Стыковой шов характеризуется шириной шва (е) и глубиной проплавления (ft). Характеристиками углового шва служат ширина шва (е), толщина шва (а) и катет шва (К).
Глубина проплавления стыкового шва (ft) — наибольшая глубина расплавления основного металла в сечении шва.
Толщина углового шва (а)—наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла.
Катет углового шва (К) — кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части. При симметричном угловом шве за расчетный катет принимается любой из равных катетов, при несимметричном шве — меньший.
Выпуклость сварного шва (g)—выпуклость шва, определяемая расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линий границы сварного шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости.
Рис. 1. Сварные швы стыковой и угловой:
е — ширина шва; h — глубина проплавления; g — выпуклость (усиление) шва; а — толщина шва; с — катет шва
Швы сварных соединений можно классифицировать по различным признакам.
По форме наружной поверхности. Сварные швы могут быть выпуклыми, плоскими, вогнутыми. Стыковые швы выполняются выпуклыми (с усилением) и плоскими. Вогнутость стыковых швов недопустима, это является серьезным браком сварки.
Угловые швы выполняются выпуклыми, плоскими, вогнутыми. Вогнутость (А) угловых швов при сварке во всех пространственных положениях допускается не более 3 мм.
Выпуклость (усиление) сварных швов допускается не более 2 мм при сварке в нижнем положении и не более 3 мм при сварке в остальных положениях. Допускается увеличение усиления сварных швов, выполненных в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях на 1 мм при толщине основного металла до 26 мм и на 2 мм при толщине основного металла свыше 26 мм.
Сварные соединения с выпуклыми (стыковыми и угловыми) швами лучше работают на статическую нагрузку. Но швы с чрезмерным усилением нежелательны по двум причинам:
а) повышенный расход электродов и электрической энергии;
б) концентрация напряжений в точках пересечения поверхности шва с основным металлом.
Сварные соединения с плоскими (стыковыми и угловыми) и вогнутыми (угловыми) швами лучше работают на переменную и динамическую нагрузку.
По положению сварки. В соответствии с ГОСТ 11969—79 (СТ СЭВ 2856—81) («Сварка плавлением. Основные положения и их обозначения») сварные швы классифицируются в зависимости от положений сварки. Положение сварки определяется углом наклона продольной оси шва (а) и углом поворота поперечной оси шва ((3) относительно их нулевых положений.
Рис. 2. Классификация швов по форме наружной поверхности: а — стыковой выпуклый; б — стыковой плоский; в — стыковой вогнутый; г — угловой выпуклый; д — угловые плоский и вогнутый
Рис. 3. Положение швов в пространстве:
а — нижнее; б — вертикальное; в — горизонтальное; г — потолочное
Установлены следующие положения сварки и их обозначения: нижнее — Н, в лодочку — Л, горизонтальное — Г, полугоризонтальное — Пг; вертикальное — В, полувертикальное — Пв; потолочное — IT, полупотолочное — Пп.
Сварка в нижнем положении наиболее удобна, легко осваивается. В заводских условиях с помощью различных приспособлений удается почти полностью сваривать конструкции в нижнем положении. Сварка швов в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях выполняется в строительно-монтажном производстве.
По протяженности. Различают сварные швы непрерывные и прерывистые. Непрерывный шов — сварной шов без промежутков по длине. Непрерывные швы по длине условно делят на короткие (до 300 мм), средние (до 1000 мм) и длинные (свыше 1000 мм).
Прерывистый шов — сварной шов с промежутками по длине. Расстояние от начала одного участка шва до начала следующего участка называется шагом шва (t). Прерывистые швы могут быть цепными и шахматными.
Цепной прерывистый шов — двусторонний прерывистый шов, у которого промежутки расположены по обеим сторонам стенки один против другого.
Шахматный прерывистый шов — двусторонний прерывистый шов, у которого промежутки на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва с другой ее стороны.
По отношению к направлению действующего усилия. Различают сварные швы фланговые (боковые), лобовые, косые, комбинированные.
Фланговый шов расположен параллельно направлению действующего усилия.
Лобовой шов расположен перпендикулярно (нормально) к направлению действующего усилия.
Рис. 3. Прерывистые сварные швы:
а — цепной; б — шахматный; в — шаг прерывистого шва; г — длина участка шва
Рис. 4. Виды сварных швов по способу заполнения сечения шва:
а — однослойный; б — многослойный; в — многослойный многопроходный
Косой шоё расположен под углом к направлению действующего усилия. Комбинированный шов представляет сочетание» флангового и косого, флангового и лобового.
По способу заполнения сечения шва. Различают сварные швы однослойные (однопроходные), многослойные, многослойные многопроходные (рис. 4).
В многослойном шве число слоев равно числу проходов. Если в многослойном шве некоторые слои выполняются в несколько проходов, то такой шов называется многослойным многопроходным.
В стыковых сварных соединениях в основном применяются однослойные и многослойные швы. В угловых, тавровых и нахле-сточных соединениях чаще применяются однослойные и многослойные многопроходные швы.
По условиям и месту выполнения. Различают сварные швы заводские и монтажные. Заводские швы, как правило, выполняются в помещениях (цех, мастерские или участок монтажных заготовок), т. е. в наиболее благоприятных для сварки производственных условиях. Монтажный шов — сварной шов, выполняемый при монтаже конструкций или сооружения. Монтажные швы чаще выполняются в неблагоприятных для сварки условиях (на больших высотных отметках, в различных пространственных положениях сварки, на открытом воздухе, зимой и летом).
Реклама:
Читать далее:
Типы сварных соединений
Статьи по теме:
pereosnastka.ru
Классификация сварных швов | Мир сварки
Классификация сварных швов
Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации (затвердевания) расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.
Сварные швы подразделяются:
Классификация по положению в пространстве 1 — нижнее положение 2 — горизонтальное или вертикальное положения 3 — потолочное положение |
Сварка швов в нижнем положении по сравнению со сваркой других швов наиболее удобна и экономична (при прочих равных условиях).
Классификация по протяженностиПо протяженности швы подразделяют:
Сплошные | ||
Прерывистые | цепные | |
шахматные |
Швы подразделяются:
Продольный (фланговый) | усилие параллельно оси шва | |
Поперечный (лобовой) | ось шва перпендикулярна направлению действия усилий | |
Комбинированный | комбинация продольного и поперечного швов | |
Косой | ось шва располагается под углом к направлению действующих усилий |
Швы подразделяются:
Выпуклые швы лучше работают в соединениях при статических нагрузках, однако чрезмерный наплыв приводит к лишнему расходу электродного металла и поэтому выпуклые швы неэкономичны.
Плоские и вогнутые швы лучше работают при динамических и знакопеременных нагрузках, так как нет резкого перехода от основного металла к сварному шву. В противном случае создается концентрация напряжений, от которых может начаться разрушение сварного шва.
Классификация по условиям работы сварного узлаВ процессе эксплуатации изделия сварные швы подразделяют:
- рабочие — которые непосредственно воспринимают нагрузки
- нерабочие (соединительные или связующие) — предназначенные только для скрепления частей или деталей изделия
Швы делятся на:
- ниточные
- уширенные
Ниточные швы обычно выполняют при сварке тонкого металла, а уширенные швы — при наплавочных работах.
Классификация по числу проходов (слоев)По числу проходов (слоев) сварные швы подразделяются:
- однопроходные (однослойные)
- многопроходные (многослойные)
При сварке каждый слой многослойного стыкового шва, кроме усиления и подварочного шва, отжигается при наложении следующего слоя. В результате такого теплового воздействия улучшается структура и механические свойства металла шва.
Классификация по характеру выполнения- односторонние
- двусторонние
ЛИТЕРАТУРА
- Сварочные работы / В.И. Маслов. — М.: Издательский центр «Академия», 2002. — 240 с.
weldworld.ru
сварные швы
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования šКузбасский государственный технический университетŸ
Кафедра сопротивления материалов
РАСЧЕТ СВАРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Методические указания к проведению практических и самостоятельных занятий по курсу šСопротивление материаловŸ для студентов технических специальностей
Составители М. Ю. Насонов С. А. Сидельников
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 7 от 1.04.2008 Рекомендованы к печати учебно-методическойкомиссией по специальностям 270102 и 270115 Протокол № 7 от 31.03.2008 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
1
1. ВВЕДЕНИЕ
Широкое применение при изготовлении металлических конструкций находит технология сварки.
При правильном выборе конструкции, материалов и технологии проведения сварочных работ создаваемые сварочные соединения по надежности не уступают заклепочным и болтовым соединениям.
Сварочные соединения подразделяются настыковые, на-
хлёсточные, соединения с накладками, угловые, тавровые.
Важнейшими элементами любого сварочного соединения являются сварные швы, которые подразделяютсяна стыковые
(лобовые, косые), угловые (лобовые, фланговые и комбинированные). Проверка надежности сварочных соединений в основном сводится к проверке прочности сварных швов.
2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Сварочное соединение состоит из четырех зон: сварного шва, околошовной зоны, зоны сплавления и основного металла. Наиболее слабым местом соединения является околошовная зона. Эта зона берется в расчет сварочного соединения, хотя и неправильно называется сварным швом.
Сварные швы в зависимости от способа соединения листов, в основном, подвергаются деформированию двух видов – растя- жению-сжатиюили сдвигу.
В зависимости от вида деформирования в них могут возникать внутренние усилия: продольная сила N или поперечная сила Q.
Соответственно, должны возникать нормальные напряженияэ или касательные напряжения τэ. Индекс «э» у напряжений показывает, что они появляются именно в сварных швах, т.е. напряжения сварочные, электродные.
Напряжения по сечениям сварных швов при растяжениисжатии и сдвиге считаются условно равномерно распределенными.
2
При расчете на прочность сварочных соединений используются специальные допускаемые напряжения: [σ]э и [τ]э. Они отличаются от допускаемых напряжений основного металла в меньшую сторону и получаются при испытаниях на растяжение и сжатие стандартных образцов со сварным швом. Разрушающие напряжения в сварочном соединении значительно ниже, чем при испытаниях образцов из основного металла, т.к. в сварочном соединении присутствуют все его зоны и в том числе ослабленная околошовная зона.
Также необходимо учитывать отличия результатов испытаний на растяжение и сжатие сварных швов, полученных с использованием некоторых металлических сердечников электродов. В этом случае допускаемые напряжения обозначаются особо: на растяжение [σ]э+, на сжатие[σ]э–.
Из всех сварочных соединений наиболее простым является стыковое, образованное путем заполнения зазора между торцами соединяемых листов расплавленным металлом электрода.
Самым опасным сечением стыкового соединения, с точки зрения расчета на прочность, является среднее сечение сварного шва (рис. 1, б, сечение I-I).Стыковой сварной шов работает на растяжение и поэтому в его среднем (расчетном) сечении возникает продольная сила N, равная внешней нагрузке Р и нормальные напряжения σэ.
При расчете на прочность используется геометрическая характеристика – площадь сечения стыкового сварного шва. Она
вычисляется по формуле |
|
Fшв швhшв, | (1) |
где шв – длина стыкового сварного шва; |
|
hшв – высота стыкового сварного шва. |
|
Длина стыкового сварного шва шв принимается равной ширине соединяемых листов, уменьшенной на 0,01 м (1 см) за счет непровара с каждой стороны, т.е. недоведения качественного сварного шва до ширины соединяемых листов. Неучёт непровара шва ослабляет сварочное соединение.
3
Высота стыкового сварного шва hшв принимается равной толщине соединяемых листов с пренебрежением наплавления металла сверх толщины листов, что не ослабляет сварочное соединение, а идет в запас его прочности.
= hшв
Р Р
I
b шв
I
Рис. 1. Сварочное стыковое соединение
Для усиления стыкового сварного шва возможно его создание в косом исполнении (рис.2). Длина такого шва увеличивается, в связи с чем прочность сварочного соединения возрастает.
Р Р
Рис. 2. Сварочное соединение косым стыковым швом
Также, возможно усиление сварочных соединений путем введения в него дополнительных сварных швов. Например, ис-
4
пользование угловых сварных швов при создании нахлёсточных соединений (рис. 3), значительно увеличивает общую длину сварных швов.
Р
Р
Р | шв | в |
|
| Р |
|
| ||||
|
| ||||
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Сварочное нахлёсточное соединение
В случае нахлёсточного соединения опасным (расчётным) сечением углового лобового сварного шва является биссекторное сечение, показанное на рис. 4, площадь которого определяется по формуле
F | шв | h | шв | соs45o |
| шв | с | (2) |
шв |
|
|
|
|
|
где с – наименьшая сторона расчётного сечения сварного шва
| Расчетное | с | |
а) Р/2 | сечение шва б) | h шв = | |
| Q | Р |
|
| α = 45о | э α = 45о | |
Р/2 |
| ||
|
| h шв = | |
|
|
|
Рис. 4. Расчётное сечение углового лобового сварного шва (а) и его схематизация (б)
5
В опасном (расчётном) сечении возникают максимальные сдвигающие поперечные силы Q, а, следовательно, и максимальные касательные напряжения τэ.
Пример 1
Дано:
Сварочное стыковое соединение (рис.5), состоящее из двух листов, связанных одним лобовым швом.
Ширина листов b = 0,5 м (50 см), толщина = 0,02 м (2 см). Листы изготовлены из стали марки ВСт3сп5.
Сварной шов выполнен с применением электродов типа Э 48, марки УОНИ 13/48 с допускаемым напряжением на растяжение [ э]+ = 100 МПа, (1000 кг/см2).
Соединение нагружено растягивающей силой Р = 100 кН (10 т).
Задание.
Проверить стыковый лобовой сварной шов на прочность. Решение:
Определим по методу сечений внутреннее усилие при растяжении сварного шва – продольную силу N. Она равна внешней силе (рис. 5, в)
N = Р = 100 кН (10 т).
Определим длину стыкового сварного шва с учетом непроварашв b 0,01 0,5 0,01 0,49м (49 см).
Определим высоту стыкового лобового сварного шва без учета наплавления металла при сварке
hшв = = 0,02 м (2 см).
Определим площадь сечения стыкового лобового сварного шва
Fшв = ℓ hшв = 0,49·0,02 = 0,0098 м2 =98·10-4 м2 (98 cм2).
6
Определим нормальные напряжения в расчетном сечении стыкового лобового сварного шва
э N |
| 100 103 | 10 200000 н/м2 = | |
Fшв | 98 10 4 |
|
| |
= 10,2·106 Па = 10,2 МПа (102 кг/см2). | ||||
а) |
|
|
|
|
= hшв |
| Р | ||
Р |
|
|
| |
|
|
|
| |
б) |
|
| I |
|
| b |
| шв | Р |
Р |
|
|
| |
|
|
|
| |
|
|
| I | I-I |
в) |
|
| г) | |
|
|
| ||
| шв |
| шв b 0,01 | |
Р | N |
| ||
|
|
| ||
|
|
|
| hшв= |
Рис. 5. Определение внутренних усилий в сварочном стыковом соединении по методу сечений:
а) фронтальная проекция сварочного соединения; б) горизонтальная проекция сварочного соединения; в) оставшаяся часть соединения после рассечения; г) расчетное сечение сварного шва
Проверим прочность стыкового лобового сварного шва
σэ = 10,2 МПа <э = 100 МПа.
Вывод: условие прочности стыкового лобового сварного шва удовлетворяется.
7
Пример 2
Дано:
Сварочное стыковое соединение (рис. 6.), состоящее из двух листов, связанных косым сварным швом с углом наклона 45о .
Ширина листов b = 0,5 м (50 см), толщина = 0,02 м (2 см). Листы изготовлены из стали марки ВСт3сп5.
Сварной шов выполнен с применением электродов типа Э 48, марки УОНИ 13/48 с допускаемым напряжением на растяжение [ э]+ = 100 МПа, (1000 кг/см2).
Соединение нагружено растягивающей силой Р = 100 кН (10 т).
I
b
I
Рис. 6. Сварочное стыковое соединение косым сварным швом
Задание.
Проверить косой стыковый сварной шов на прочность. Решение:
Определим нормальные напряжения в расчетном сечении сварного шва
э cos 100 103 cos 45o 7191000 н/м2 = Fшв 98 10 4
= 7,19·106 Па = 7,19 МПа (72,9 кг/см2).
Проверим прочность косого стыкового сварного шва
8
σэ = 7,19 МПа <э = 100 МПа.
Вывод: напряжение в косом стыковом сварном шве меньше, чем напряжение в лобовом стыковом сварном шве (см.Пример 1).
Пример 3
Дано:
Сварочное нахлёсточное соединение (рис. 3), состоящее из двух листов, связанных двумя угловыми лобовыми сварными швами.
Толщина листов = 0,015 м(1,5 см), ширина листов b = 1,0 м (100 см).
Листы изготовлены из стали марки ВСт3сп5.
Сварные швы выполнены с применением электродов типа Э 48, марки УОНИ 13/48 с допускаемым напряжением на сдвиг [ э] = 80 МПа (800 кг/см2).
Нагрузка, действующая на сварочное соединение, Р = 200 кН (20 т).
Задание.
Проверить угловые лобовые сварные швы на прочность. Решение:
Из рис. 4, а видно, что в каждом из двух угловых лобовых швов возникают одинаковые внутренние сдвигающие усилия Q, равные половине внешней нагрузки Р.
Для расчетов на прочность необходимо знать геометрическую характеристику сечения. В данном случае это площадь расчетного сечения углового лобового шва. Вводятся упрощение за счет неучёта наплавления сварного шва (лишний наплавленный металл идет в запас прочности сварочного соединения). Из рис. 4, б видно, что наименьшая сторона (с) поперечного сечения сварного шва может быть найдена через высоту шва hшв, путем рассмотрения прямоугольного треугольника, схематично изображающего поперечное сечение сварного шва.
Определим внутреннее усилие, возникающее в угловом лобовом сварном шве
9
Q P 200 100 кН (10т).
22
Определим наименьшую сторону сечения углового лобового сварного шва
с = hшв sin45о = sin45о = 0,015·0,707 = 0,00106 м (1,06 см).
Определим длину углового лобового сварного шва, которая равняется ширине листа за вычетом 0,01 м (1 см) на непровар
шв = b – 0,01 = 1 – 0,01 = 0,99 м (99 см).
Площадь расчетного сечения углового лобового сварного шва равна
Fшв =шв с = 0,99·0,00106 = 0,00105 м2 ( 10,5 см2).
Определим касательные напряжения в угловых лобовых
сварных швах |
| ||||
э | Q |
| 100 103 |
| 9,53 106 н/м2 = 9,53 МПа (95,3кг/см2). |
Fшв |
| ||||
| 0,00105 |
|
Проверка прочности угловых лобовых сварных швов
э 9,53 МПа <э 80 МПа.
Вывод: условие прочности угловых лобовых сварных швов удовлетворяется.
Пример 4
Дано:
Сварочное нахлёсточное соединение, состоящее из двух листов с двумя фланговыми сварными швами (рис. 7). Толщина листов = 0,01 м (1см). Длина нахлёста b = 0,5 м (50см). Листы изготовлены из стали ВСт3сп5.
studfiles.net