Соединения внахлёстку выполняются лобовыми, фланговыми и косыми швами

Соединения встыкобычно выполняются лобовыми швами. При качественной сварке соединения разрушаются не по шву, а в зоне температурного влияния. Поэтому рассчитываются на прочность по сечению соединяемых деталей без учёта утолщения швов. Наиболее частые случаи – работа на растяжение и на изгиб.

Эти виды швов в различных сочетаниях применяются в разных соединениях.

Расчёт на прочность сварных швов

По ориентации относительно приложенных сил различают:

è лобовые швы – перпендикулярные силам;

è фланговые швы – параллельны силам;

è косые швы – под углом к силам.

Напряжения растяжения: s _раст = Q / S = Q / bd ≤ [ s ^раст ] _шва.

Напряжения изгиба: s _изг = M_изг / W = 6 M_изг / bd ² ≤ [ s ^изг ] _шва.

Допускаемые напряжения шва [ s ^раст ] _шва и [ s ^изг ] _шва принимаются в размере 90% от соответствующих допускаемых напряжений материала свариваемых деталей.

Лобовые швы в инженерной практике рассчитывают только по касательным напряжениям. За расчётное сечение принимают биссектрису m - m, где обычно наблюдается разрушение. Расчёт только по касательным напряжениям не зависит от угла приложения нагрузки.

При этом τ = Q / ( 0,707 k l ) ≤ [ τ' ] _шва.

Фланговые швы характерны неравномерным распределением напряжений, поэтому их рассчитывают по средним касательным напряжениям. При действии растягивающей силы касательные напряжения равны:

τ = Q / (2*0,707 d l ) ≤ [ τ' ] _шва.

При действии момента: τ = M / (0,707 k d l ) ≤ [ τ' ] _шва.

Если швы несимметричны, то нагрузка на фланговые швы распределяется по закону рычага Q_1,2 = Q l_1,2 / ( l₁ + l₂ ), где l₁ и l₂ – длины швов.

При этом швы рассчитывают по соответствующим нагрузкам, а длины швов назначают пропорционально этим нагрузкам. Касательные напряжения в швах τ_1,2 = Q_1,2 / (1,414 d l_1,2) ≤ [τ']_шва.

Косые швы рассчитываются аналогичным образом. Нагрузка Q раскладывается на проекции в продольном и нормальном направлениях к шву, а далее выполняются расчёты лобового и флангового швов.

Комбинированные лобовые и фланговые швы рассчитывают на основе принципа распределения нагрузки пропорционально несущей способности отдельных швов. При действии силы Q касательные напряжения равны:

τ_Q = Q / [ 0,707 k (2 l_ф+ l_л )] ≤ [ τ' ] _шва.

Если действует момент M, то

τ_M = M / [ 0,707 k l_л ( l_ф+ l_л /6 )] ≤ [ τ' ] _шва.

При совместном действии силы и момента касательные напряжения складываются τ = τ_М + τ_Q ≤ [ τ' ] _шва.

Тавровые и угловые швы соединяют элементы в перпендикулярных плоскостях. Выполняются либо стыковым швом с разделкой кромок (а), либо угловым без разделки кромок (б). При нагружении изгибающим моментом и силой прочность соединения оценивают:

для стыкового шва (а) по нормальным напряжениям

s = 6M/ ( bd² )+ Q / ( ld ) ≤ [ s ^раст ] _шва,

для углового шва (б) по касательным напряжениям

τ = 6M/ (1,414 l²k )+ Q / (1,414 l k ) ≤ [ τ' ] _шва.

В любом случае для расчёта самых сложных сварных швов сначала необходимо привести силу и момент к шву и распределить их пропорционально несущей способности (длине) всех простых участков. Таким образом, любой сложный шов сводится к сумме простейших расчётных схем.

Дата добавления: 2014-01-05