钢结构连接(角焊缝连接计算及焊接应力与变形).ppt

* 三、直角角焊缝的强度计算公式 1、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，作用在该截面上的应力如下图所示： hf he h h1 h2 d e σ┻ τ┻ τ∥ he lw h---焊缝厚度、h1—熔深 h2—凸度、d—焊趾、e—焊根 2、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: ┻ ┻ ∥ 3、由于我国规范给定的角焊 缝强度设计值，是根据抗剪条 件确定的故上式又可表达为： 式中： --焊缝金属的抗拉强度 ┻ ┻ ∥ σ┻ τ┻ τ∥ he lw 4、直角角焊缝的强度计算公式： N Ny Nx ┻ ┻ ∥ σf σ┻ τ┻ τ∥= τf he lw 45O 45O hf 将3—4、3—5式，代入3—3式得： 式3—6即为，规范给定的角焊缝强度计算通用公式 βf—正面角焊缝强度增大系数； 静载时取1.22，动载时取1.0。 ┻ ┻ ∥ ┻ ┻ ∥ 对于正面角焊缝，τf=0，由3—6式得： 对于侧面角焊缝，σf=0，由3—6式得： 以上各式中： he=0.7hf； lw—角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺陷时，每条焊缝取其 实际长度减去2hf。 四、各种受力状态下的直角角焊缝连接计算 1、轴心力作用下 (1)轴心力作用下的盖板对接连接: A、仅采用侧面角焊缝连接： B、采用三面围焊连接： N N lw lw’ (2)斜向力角焊缝连接 Nx Ny N θ N 代入式3-6验算焊缝强度，即: (3)角钢角焊缝连接 A、仅采用侧面角焊缝连接 由力及力矩平衡得: 故: N e1 e2 b N1 N2 x x lw1 lw2 对于校核问题: 对于设计问题: N e1 e2 b N1 N2 x x lw1 lw2 B、采用三面围焊 由力及力矩平衡得: 余下的问题同情况‘A’，即: N e1 e2 b N1 N2 x x N3 lw1 lw2 对于校核问题: 对于设计问题: N e1 e2 b N1 N2 x x N3 lw1 lw2 C、采用L形围焊 代入下式3-20，3-21得: 对于设计问题: N e1 e2 b N1 x x N3 lw1 2、N、M、V共同作用下 (1)偏心轴力作用下角焊缝强度计算 N θ e Nx Ny M A σNx σM τNy he he t (2) V、M共同作用下焊缝强度计算 h1 σfA σfB τf 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。 x x h h2 B B’ A h1 M e F V M 对于B点： 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。 h1 σf1 σf2 τf x x h h2 B B’ A h1 M V M 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共同作用下 将F向焊缝群形心 简化得: V=F T=F(e1+e2) F e1 e2 x0 l1 l2 x x y y A A’ 0 T V r 故：该连接的设计控制点 为A点和A’点 x x y y r rx ry A τTAx τTAy τTA 0 θ τVy he T作用下A点应力: 将其沿x轴 和y轴分解: e2 x0 l1 l2 x x y y A A’ 0 T V r 剪力V作用下,A点应力: A点垂直于焊缝长度方 向的应力为: A点平行于焊缝长度方 向的应力为: 强度验算公式： τV x x y y r rx ry A τTAx τTAy τTA 0 θ τVy he T、V联合作用下 的例题（教材例题3.5） 五、斜角角焊缝的计算 α1 α2 hf1 hf1 hf2 hf2 he2 he1 b1 b2 图A α1 α2 hf1 hf1 hf2 hf2 he2 he1 b 图B 1、由于斜角角焊缝的研究不够充分，为简化计算， 规范规定：对于两焊脚边夹角60o≤α≤135o的 斜T形连接，其斜角角焊缝采用与直角角焊缝相 同的计算公式，且统一取βf=1.0。 2、斜角角焊缝的计算厚度hei 由几何关系得其通式为： 式中：b、b1和b2≤5mm 说明： A. b1和b2≤1.5mm时, 可取b1、b2=0 B. b1和b2 5mm时, 应如图“B”方式处 理，且使b≤5mm。 α1