Сколько выдерживает сварной шов?

расчет сварных швов на прочность

РАСЧЕТ Сварных швов

Расчет сварных швов на прочность. Общие данные.

Рис 1 — сварной шов

Таблица 1 — расчетное сопротивление сварных соединений (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», табл.4)

Таблица 2 — определение временного сопротивления разрыва шва (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»)

Согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», таблица 4 получается: сварные швы «с угловыми швами», характеристика расчетного сопротивления шва — по металлу шва и по металлу границы сплавления; срез условный; Rwf = 0,55*Rwun / Ywm = 0,55*410 / 1,25 = 180,4МПа * Yc = 180,4 * 1,1 (Yс — коэффициент условия работы элементов и соединений стальных конструкций, табличные данные) =198,44 МПа — по металлу шва.

Rwz=0,45*Run = 0,45 * 360 = 162 МПа * 1,1 = 178,2 МПа — по границе сплавления металла.

Для расчета берем наименьшее значение — 178,2 МПа.

Значения коэффициентов надежности по металлу шва Ywm следует принимать:

Ywm = 1,25 — при Rwun ≤ 490 Н/мм2 (4900 кг/см2)

Ywm = 1,35 — при Rwun ≥ 590 Н/мм2 (5900 кг/см2)

Таблица 3 — коэффициенты условий работы Yс

Берем пункт 6, элементы конструкций из стали с пределом текучести до 440МПа, несущие статическую нагрузку, при расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов (кроме фрикционных соединений) — Yс=1,10

Таблица 4 — расчетное сопротивление для стали

Разрушение углового сварного шва может произойти в двух плоскостях: по металлу шва, по границе сплавления, следовательно расчет угловых швов производится для этих двух сечений.

Много интересного в книге «Примеры расчета металлических конструкций» автор А.П.Мандриков, смотри ссылку.

Рис 2 — сечение угловых швов, А.П. Мандриков

На рисунке показано сечение по границе сплавления, по металлу, катет шва Kf, безразмерный коэффициент Bz, Bf

Рис 3 — срез и изгиб углового шва

Тавровое сварное соединение рассматриваем как угловой шов.

При действии на угловые швы изгиба и среза, смотри рисунок 3, суммарные напряжения проверяют по формуле (Мандриков А.П.):

Gf= (τwf ^2 + Gwf ^2)^0,5 ≤ Rwf *Ywf*Yc — по металлу шва

Gz = (τwz ^2 + Gwz ^2)^0,5 ≤ Rwz *Ywz*Yc — по металлу границы сплавления

где τwf = N / (Bf*Rf) * ∑Lw;

τwz = N / (Bz*Rf) * ∑Lw;

Gwf = M / Ww = 3*N*L / (Bf*Rf) * Lw^2;

Gwz = M / Ww = 3*N*L / (Bz*Rf) * Lw^2

Катет шва Rf должен быть не менее 4мм. и не более 1,2 меньшей из толщин свариваемых элементов. Расчетная длина шва — не менее 4*Rf, но не менее 40мм.

Рассмотрим пример, согласно рисунка 3, относ составляет Lотнос = 150мм.

Нагрузка N = 500 кг. = 5000 Н.

Длина шва Lшва = Lодного шва — 2*t (толщина наименьшей из свариваемых деталей) =

= 100 — 2*6 = 88мм. Суммарная длина шва = 88 * 2 (количество швов) = 176 мм.

τwf = N / (Bf*Rf) * ∑Lw = 5000 Н / (0,7*6 мм) * 176 мм. = 6,76 Н/мм2;

τwz = N / (Bz*Rf) * ∑Lw = 5000 Н / (1,0*6 мм.) * 176 мм. = 4,73 Н/мм2;

Gwf = M / Ww = 3*N*L / (Bf*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 Н * 150 мм. / (0,7 * 6) * 176мм.^2 =

2250000 Н*мм. / 130099,2 мм3 = 17,29 Н*мм2;

Gwz = M / Ww = 3*N*L / (Bz*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 Н * 150 мм. / (1,0 * 6) * 176мм.^2 =

2250000 Н*мм. / 185856 мм3 = 12,11 Н*мм2;

Gf = (τwf ^2 + Gwf ^2)^0,5 = (6,76^2 + 17,29^2)^0,5 = 18,56 Н/мм2 наверх

Проведение расчета на прочность сварных швов — правила и нормы оценивания

Сварочные соединения очень распространенная технология сваривания, её используют практически всюду, поскольку конструкции из метала зачастую слаживаются из элементов, которые нужно соединить.

Для этого было придумано множество видов сварки с пользованием разной оснастки как автомат, полуавтомата, ручная сварка, так же множество импортных и отечественных расходных материалов.

Такой способ элементарный и не требует больших затрат, при этом демонстрирует хорошие результаты.

Конечно загонять под стандарт сложно, поскольку каждый металл индивидуален, имеет свою толщину, и свойства, именно от этого зависит качество соединения.

Для роботы со сваркой конечно нужно иметь элементарные знания в физики и химии, в первую очередь это повлияет на вашу безопасность, а в таком деле как сварка это немало важно.

Но как мы уже говорили каждый металл особенный по своим химико-физическим свойствам. Для этого и был проработан способ индивидуального подсчета качества соединения для разных случаев.

Такие параметры сориентируют вас в уровне качества шва, что перед вами.

  • К общему сведению
  • Как определить прочность сварочного шва?
    • Швы на стыках
    • Швы на углу
  • Разбор примера
  • Заключение

К общему сведению

Сварка обеспечивает самые качественный и неразрывные соединения, как это указывалось выше.

Суть этого процесса такая, происходит молекулярное сцепление, когда мы нагреваем два метала, до такой степени, что они начинают плавиться в тех местах, где мы должны их соединить. Мы можем сделать их пластичны с помощью механической силы.

У всего есть свои минусы, так например сварочные швы тоже не идеальны. Конечно при определенных методах они выходят практически идеальными если сварка в руках профессионала, а при каких-то методах сварки уж совсем неидеальна.

Иногда это происходить из-за быстрого и неравномерного нагревания и охлаждения, в деталях может оставаться небольшое напряжение.

Возможно и другие проблемы во время сваривания, такие как наплывы, не проваренные участки шва или же трещины.

При этом по неопытности может даже не удастся сварить два метала, которые по своей химии не возможно соединять, но для этого нужно иметь уже не большой опыт.

Конечно все эти недостатки значительно портит качество работы и иногда и делают ее совершенно бесполезной, и тогда жаль потраченного времени и расходных материалов. Но все же есть способы как с этим можно эффективно бороться.

Для того чтобы ваши соединения получались идеальными нужно все подсчитать предварительно ещё тогда, когда идет составление проекта.

Очень важно не допускать ошибок на этом этапе, позже вы дорого за них заплатите, вам придётся переделывать всю работу снова, при этом вы ещё можете испортить металл и сделать его более не пригодным к сварке.

Так что хорошо изучите свойства тех материалов, что вы будете использовать, будут ли они крепко соединяться, выдерживать нагрузки, до каких температур лучше всего нагревать и каким видом сварки пользоваться при работе с определенным видом металла.

Такие проектные работы много в чем полезны, если вы все это подсчитаете предварительно то в первую очередь будете ориентироваться в количестве необходимых расходных материалов, и даже сможете подсчитывать приблизительное врем работы, а это очень полезно на производстве или же когда вы имеете нанятого работника, который работает 8 часов.

Вы сможете рассчитать эффективность работы такого человека.

Как определить прочность сварочного шва?

Конечно сделать такой расчёт совсем нелегко, нужно использовать несколько формул, и потратить часок вашего времени, но что бы знать, что ваши сварочные швы будут иметь высокий коэффициент прочности, все же необходимо учитывать, как металл расположен, его форма, размеры, особенности.

Есть много способов сварки, с использованием разнообразной техники и расходных материалов, конечно каждый вид сварки дает разный результат, такие-то придуманы для работы в сложных зонах, а какие-то подойдут новичкам, но в наше время самыми популярными остаться такие виды сварки:

  • сварка электричеством, оно так же имеет два подвида, как сварка дугой и с помощью контакта;
  • сварка газом.
Читайте также  Фаза газа в трубопроводе

Ещё мы не можем пропустить сварку вручную и с помощью полуавтомата, но это уже не виды, а способы эксплуатации и разновидность техники.

Вид сварки, который выбираем для тех или иных работ зависит напрямую от того, как размещены детали ,которые нужно сварить.

Ещё часто это зависит от вида металла, что будем сваривать, для цветных металлов эффективны одни виды сварки, а для черных иные, и ещё огромное множество других свойств и факторов.

Наиболее частые это тавровые и стыковые, угловые и углы внахлёст. Для каждого вида шва подсчет их качества производиться отдельно поскольку и них совсем разные характеристики качества.

Швы на стыках

Что бы мы могли подсчитать коэффициент прочности шва, мы должны участь несколько параметров начиная с номинального сечения, не забывая что брать в расчет то число на сколько у нас увеличится шов не нужно.

Подсчёт начинается с информации о сопротивлении металлов, что появляется в сплошных балках.

Позже касательное нормальное напряжение начнет влиять на ваш шов, для эквивалентности напряжения в такой ситуации используйте формулу, что написана ниже.

Ситуация при котором соединение прочное опишем вот так: Э ≤ [’]P.

Что бы найти информацию по такому параметру ознакомитесь с таблицей внизу

Швы на углу

Если вам предстоит робота с угловым швом то скорей всего там будет поперечное сечение. Края относятся круг к другу как 1:1. Катет сварочного шва или же как пишется на схемах и в учебниках «К», запомните это обозначение.

Часто швы подвержены деформации и трещинам в области опасного сечения, попросту там, где тонкие участки, это наиболее непрочные зоны, что проходят через биссектрису угла. В случаи такого сечения размер можно посчитать по формуле *К.

Длинна шва-так же один из главных показателей. Именно он может обозначить так какую же нагрузку может выдержать данное соединение.

Разбор примера

Когда наша сварка проходит в ручном, полуавтоматическом или же автоматическом режиме, то показатель будет равен 0,7. Если все подсчитано правильно, то шов имеет форму равнобедренного треугольника.

Если же вы варим с помощью самого распространенного полуавтомата, но вы делали всё роботу в несколько этапов, тогда будет равняться 0,8.

В такой же ситуации, но при использовании автомата этот показатель будет 0,9, а если наш автомат имеет одно проводную сварку то показатель будет все 1,1.

Нужно учесть УЧТИТЕ! При подсчете прочности шва под углом нужно производить по касательным напряжениям.

Но для того, что додержатся этого условия нужно знать- это общее касательное напряжение. Для того чтобы выяснить такой показатель нужно определить точку на которую падает больше всего напряжения.

Далее берете показатели всех напряжений, что в нем находиться и прибавляете друг к другу.

Но без изначальных, стартовых данных вам не удастся посчитать коэффициент прочности сварочного шва, и узнать о том какую же нагрузку он способен вынести. Но даже этой информации будет маловато.

Так что ваши расчеты должны быть поэтапно и последовательны. Приступим:

Этап номер один, на нем мы должны знать все показатели, особенные данные сварочного шва, как размещение, форма, габариты. На втором этапе речь пойдет про опасное сечение. Опасное сечение-это тот участок сечения, где наибольшее напряжение.

Возьмите и поверните его на поверхность, которая соприкасается с тем элементом который нужно приварить. Когда вы это сделаете появиться новое расчётное сечение.

Далее мы должны определить, где находиться середина масс на сечении, которая изменилась, когда вы её повернули.

Это будет расчётное сечение. На этом этапе нужно взять ту приложенную нагрузку что образовалась внешне и переместить в центр массы.

Далее нам нужно сделать следующее, выяснить какое у нас напряжение, которое образуется в расчетном сечении под влиянием поперечной и нормальной силы, а ещё крутящего и изгибающего момента.

На этом этапе вы должны найти в сечении точку что наиболее нагружена. Когда вы знаете этот показательно то прибавьте все известные ранее вам показатели нагрузки.

Они влияют на металл и в конце вы получаете цифру, что показывает общую сумму нагрузки, которая будет влиять на шов.

Далее произведёте расчеты по тому, какую наибольшую нагрузку можно прикладывать к соединению, если вы этого не подсчитаете, то ваш сварка может просто сгореть или же работать не на полную мощность, а это украдет у вас ценное время.

И в конце сравните допустимое напряжение и общее. Этот расчёт позволит вам получить размеры, что наилучшие подойдут для вашего изделия.

Заключение

В конце хочется добавить, что подсчитывать прочность вашего соединения нужно. Да, это действительно не легкий и физический и умственный труд, вам придётся использовать множество формул для подсчета правильных показателей, и конечно не всегда все сойдется с первого раза.

Подключите все свои школьные знания с физики. Когда вы все хорошо посчитаете, то ваше соединение будет долговечен, качественно. Конечно всегда можно сделать работу на тяп-ляп, но за это придётся платить.

Потому что металл, что сваривается во второй раз имеет значительно худшие показатели и вся эта работа окажется для вас в разы сложнее.

Расскажите в комментариях о своих способах подсчета прочности соединения, какие возникали ошибки в ходе роботы, а какие удобные моменты вы для себя открыли. Удачи в работе, и новых вдохновленний!

Расчет на прочность сварных швов

Автор: Игорь

Дата: 01.11.2016

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Во время соединения отдельных деталей металлоконструкций часто используются сварные соединения, так как это самый простой, доступный и дешевый метод, который может предоставить качество достаточно высокого уровня. Но все равно, параметры каждого шва будут отличаться, в зависимости от металла, его толщины и условий проведения процедуры. Расчет на прочность сварных швов проводится для того, чтобы определить, какими характеристиками обладает или будет обладать соединение, выполненное с определенными параметрами.

Предварительными расчетами занимаются в то время, когда составляют проект. Это необходимо для рационального подбора материалов, которые бы смогли выдержать возлагаемые нагрузки и имели запас прочности. Перерасход металла на производстве не следует допускать, так что расчет сварного шва на прочность, позволяет определить количество и качество используемых материалов.

Чтобы узнать прочность сварного шва, требуется точно измерить все его параметры. Естественно, что небольшие отклонения вполне допустимы, так как невозможно сделать предельную точность даже при автоматической сварке, не говоря уже о том, когда все делается вручную. Они, как правило, не оказывают сильного влияния, но сварщику необходимо придерживаться заданных параметров.

Методика расчета соединений

Расчет сварного шва на срез и на прочность проводятся индивидуально для каждого типа соединения.

Стыковые швы. При работе со стыковыми швами, одним из главных параметров для вычислений является номинальное сечение. При этом, наплывы металла, которые образуются во время сварки, не учитываются. Вычисление основывается на известных по данным сопротивления материалов зависимостей, возникающих в сплошных балках. Когда начинается одновременное воздействие касательных и нормальных напряжений, которые концентрируются в наиболее нагруженной точке на сечении, то эквивалентное напряжение можно будет рассчитать по четвертой теории прочности по следующей формуле:

Читайте также  Самодельный инверторный сварочный полуавтомат

При этом, условие прочности выглядит как: σЭ ≤ [σ’]P

Данные для этого значения определяются по таблице, приведенной ниже:

Угловые швы. Данный тип соединения чаще всего выполняется с нормальным поперечным сечением. Соотношение сторон при этом составляет 1:1, но бывают и исключения. Сторона сечения носит название катет сварного шва. Она обозначается на схемах как «К». Когда шов разрушается, то это происходит в наименьшем месте сечения, которое проходит через биссектрису прямого угла. Размер шва в данном сечении составляет βк. Вторым важным размером является длина шва. Это поможет определить, какую нагрузку выдерживает сварной шов. В случае, если сварка шла автоматически, полуавтоматически или же осуществлялась вручную, то значение β будет составлять 0,7. В таком случае шов будет прямоугольным равнобедренным треугольником.

Если сварка осуществлялась в полуавтоматическом режиме, но было несколько проходов, к примеру, 2 или 3, то β уже будет равняться 0,8. При условии многослойной сварки в автоматическом режиме значение возрастает до 0,9. Расчет на прочность сварных соединений углового типа проводятся условно по касательным напряжениям. Здесь требуется вычислить суммарное касательное напряжение. Для этого нужно определить самую нагруженную точку во взятом сечении. Далее следует сложить все имеющиеся в нем напряжения, чтобы определить общую сумму

После этого нужно определить, какое распределение имеют выбранные напряжения. Те, которые вызываются при помощи центральных сил, относятся к равномерно распределенным по сечению. Если напряжение вызвано центрально-поперечной силой и оказывает воздействие на швы малой длины, то оно не относится к данной категории и такие силы не учитываются при расчете. Те напряжения которые вызываются моментом, считают пропорциональными те расстояниям, которые отделяют их от центра масс. Также может быть принято расстояние до нейтральной линии, которая проходит через этот центр. Это актуально при воздействии момента в плоскости, которая находится перпендикулярно по отношению к стыку. В данном случае, условие прочности будет выглядеть следующим образом вид τ ≤ [τ]ср, где [τ’]ср можно найти в таблице приведенной выше.

Допускаемые напряжения. Совокупность сил, что вызывает напряжение в сварных соединениях, имеют свой предел, который является безопасным для работы. Допускаемые напряжения на чертежах отмечаются при помощи штриха. Принятые нормы допускаются, так как не оказывают какого-либо серьезного негативного воздействия.

Порядок выполнения расчета сварных соединений

Чтобы определить. Сколько выдерживает сварной шов, необходимо не только знать исходные данные, но и провести расчеты в заданном порядке. Чтобы все прошло правильно, необходимо придерживаться следующего плана:

  1. Определяются основные параметры, которыми обладает сварное соединение. Это его размеры, форма и пространственное положение.
  2. Затем опасное сечение проворачивается на плоскость, которая соприкасается со свариваемой деталью, она еще называется плоскостью стыка деталей. Поворот необходим, если опасное сечение шва не сходится с плоскостью стыка на исследуемой детали. То сечение, которое образуется вследствие поворота, носит название расчетное.
  3. После этого приступают к поиску положения центра масс на расчетном сечении.
  4. Внешняя приложенная нагрузка переносится в центр масс, которые имеются на расчетном сечении.
  5. Далее необходимо определить напряжение, которое возникает в расчетном сечении при воздействии всех принятых силовых факторов. Сюда входит поперечная и нормальная сила, а также крутящий и изгибающий момент.
  6. После этого определяется наиболее нагруженная точка в сечении. В ней складываются все полученные нагрузки, воздействующие на поверхность, и определяется суммарная нагрузка, которая и будет максимумом, с которым придется столкнуться шву.
  7. Происходит расчет допускаемого напряжения, воздействующего на сварной шов.
  8. На завершающем этапе происходит сравнение допустимого напряжения и суммарного, максимального на сечении. Благодаря этому, можно найти те размеры, которые будут наиболее подходящими для работы данной металлоконструкции. Чтобы подтвердить данные, делается дополнительный проверочный расчет.

Не стоит забывать, что все эти данные остаются актуальными только если соблюдаются все правила выполнения сварных соединений.

Сварное соединение. Прочность. Сварка — типы, виды, классификация. Электросварка. Защита ванны.

Свойства сварного соединения. Защита сварной ванны. (10+)

Самоучитель начинающего сварщика — Сварное соединение. Прочность. Сварка — типы, виды, классификация. Защита сварной ванны

Прочность сварного соединения?

Чтобы вы имели некоторое понимание о прочности сварного соединения, но ни в коем случае не как достоверный научный факт, скажу, что сварщики примерно считают, что 1 см шва выдерживает нагрузку до 100 кг. Если же вам действительно необходимо узнать нагрузочную способность будущего соединения, то существуют формулы расчета, которые вы можете найти в справочниках.

Типы сварки

В классификации сварки три основных класса: механическая, термомеханическая и тепловая. У каждого из этих классов есть множества видов. Поскольку мы будем рассматривать исключительно ручную дуговую сварку, нас будут интересовать только несколько из них. Это:

Характер защиты расплавленного металла. Что это такое? Представьте, что у вас две металлические пластины. Вы их положили рядом и начали в месте соединения нагревать электродугой. Что будет происходить? Обе пластины на некотором расстоянии от электрода начнут плавиться. При движении электрода поступательно в горизонтальной плоскости расплав будет еще некоторое время кипеть и потом постепенно застывать. Место расплава, таким образом, очень будет напоминать ванну с горячей водой, в виде капли. Она так и называется: сварочная ванна. Из-за химических реакций в этой ванне начинает образовываться новый металл и отходы — жидкие шлаки, которые легче металла и всплывают на поверхность ванны. Кроме того, могут еще выделяться газы и испарения. Как раз этот шлак и газы и защищают основной материал шва от контакта с атмосферой до полного застывания, а также не дают металлу застывать быстро. Металл начинает постепенно охлаждаться, образуя новую структуру. Когда ванна застыла, поверхность шва обычно покрыта черной коркой. ‘Ага’, — скажете вы, — ‘Так вот почему сварщики стучат по детали молотком!! Чтобы сбить шлак!’. И будете правы. Но, опять, только отчасти. Как я уже говорил, в месте соединения происходит огромное количество процессов, в т.ч. и такой процесс как возникновения локального напряжения материала. Чтобы его снять, пока материал не остыл, и используется ‘обстукивание’ шва. Но и оно может не помочь, если нарушена сама технология и порядок соединения (об этом позже).

Для защиты сварной ванны используется еще и газ. Я об этом тоже упоминаю, поскольку некоторые материалы вы сможете соединить только в среде инертного газа и с применением специальных электродов. Сложного в этом ничего нет. Газ продается в небольших баллонах, электроды тоже. Сварочные аппараты тоже имеют функционал сварки в среде инертного газа. Бывает еще защита в виде флюса. Я ее упоминаю только ради того, чтобы вы знали об ее существовании.

Способы, которыми добиваются рассмотренной защиты, бывают различными. Их достаточно много. Но для быта достаточно помнить о плавящихся электродах с различными покрытиями и о сварке в среде защитного газа.

Читайте также  Самодельный плазморез из сварочного трансформатора

По виду электродного материала. Плавящиеся и неплавящиеся электроды. Плавящиеся — металлические проволоки и стержни из стали, сплавов алюминия, меди, никеля и пр. Неплавящиеся — угольные, графитовые, вольфрамовые стержни. Остановимся пока на плавящихся.

По степени автоматизации. Существуют, к примеру, сварочные полуавтоматы, где сварочная проволока автоматически с катушки подается с регулируемой скоростью к месту сварки. Это удобно на стационарных постах, где выполняется большой объем сварочных работ. Но для быта это неоправданно.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

‘Поскольку полярность ‘электрод-изделие’ меняется 50 раз в секунду, то это вызывает . ‘ мммммм, то есть вы не в курсе, что частота переменного тока 50гц, что вовсе не означает смену 0/фаза 50 раз в сек. Или вы тоже считаете, что ‘+’ это поток протонов, а ‘минус’ электронов? Я вообще считал, что ноль подсоединяется к изделию, а фаза подается к электроду. Читать ответ.

Сам я работаю сварщиком 25 лет. Умею все, но объяснять не горазд. Сейчас мой сын решил пойти по стопам своего отца. Я поискал в интернете материал, чтобы ему основы усвоить. И остановился на Вашем. Спасибо. Читать ответ.

Как установить угольный котел? Выбор места, расположения.
Советы по выбору расположения, установке угольного котла, подключению дымохода.

Клеим линолеум сами, своими руками. Склеивание, склеиваем встык.
Мой практический опыт склеивания линолеума встык. Качество шва, проблемы и прием.

Сделать кровать самому, своими руками. Самодельная, схема, чертеж.
Кровать своими руками. Вы жалуетесь, что покупные кровати скрипят, не подходят п.

Печь своими руками. Положим, кладем, строим самостоятельно, сами. Печн.
Как самому положить печь? Послойная схема. Чертеж. Мой положительный опыт.

Устройство и схема дренажа фундамента.
Подскажите, пожалуйста, нужно ли делать дренаж ленточного фундамента? Грунт — су.

Закрыть стык ванны + стены, плитки, кафеля. Клеим, наклеим, приклеим б.
Как надежно и долговечно закрыть стык ванны и стены? Если стена из панелей, плит.

Почему нагреваются и дымят электрические розетки и вилки? Причины нагр.
Нередко электрические розетки и вилки могут нагреваться, плавиться и дымить. При.

Сколько выдерживает сварной шов?

§ 29. Расчет сварных швов на прочность

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

Существует 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 элемента, [σ] — допускаемое напряжение, которое составляет некоторую часть от предела текучести стали:

где n — коэффициент запаса прочности.

Коэффициент запаса прочности имеет различные значения в зависимости от ряда условий (характера нагрузки, толщины листов, марки стали и др.). Например, для обычных строительных конструкций, выполняемых из углеродистой стали обыкновенного качества марки Ст3, допускаемое напряжение составляет [σ]=1600 кгс/см 2 ; для пролетных строений железнодорожных мостов (для той же марки стали) [σ]=1400 кгс/см 2 . Так как предел текучести стали Ст3 σт=2400 кгс/см 2 , то коэффициент запаса прочности для первого случая будет:

n1= σт = 2400 =1,5
σ 1600

для второго случая:

n2= 2400 =1,7
1400

Для металлов, не обладающих выраженным пределом текучести, запас прочности определяют из отношения предела прочности разрыву σп к допускаемому напряжению [σ]. В этом случае коэффициент запаса прочности обычно составляет.

В случае действия осевых нагрузок напряжения вычисляют по формуле

где P — осевое усилие, кгс; F — площадь поперечного сечения элемента, см 2 .

Способ расчета по допускаемым напряжениям прост. Однако определение допускаемых напряжений [σ] или коэффициента запаса прочности и производится упрощенно, без точного учета большого количества условий работы конструкции.

Более точным методом расчета конструкций, учитывающим условия работы, однородность материала конструкции и др., является метод расчета по предельным состояниям. Первый метод применяется в машиностроении, второй — при проектировании всех строительных конструкций.

При расчете конструкции по предельному состоянию условие прочности записывается в виде:

где N — расчетное усилие, кгс; F — площадь сечения, см 2 ; R — расчетное сопротивление материала, кгс/см 2 ; m — коэффициент условий работы, который учитывает степень ответственности конструкции, возможность дополнительных деформаций при эксплуатации, жесткость узлов.

Расчетные сопротивления металла стыковых швов R св с устанавливаются Строительными нормами и правилами (СНиП) Госстроя СССР. По этим нормам для стыковых швов, выполненных ручной и полуавтоматической сваркой на стали Ст3, расчетное сопротивление R св с при растяжении равно (при условии применения обычных способов контроля швов — наружный осмотр и обмер швов) R св с=1800 кгс/см 2 ; при более сложных и точных способах контроля (рентгено- и гаммаграфия, ультразвуковая и магнитографическая дефектоскопия) — R св с=2100 кгс/см 2 ; при срезе — Rсвс=1300 кгс/см 2 .

При выполнении указанными видами сварки угловых швов на стали Ст3 при всех способах контроля величина расчетного сопротивления при растяжении, сжатии и срезе принимается R св у=1500 кгс/см 2 .

Стыковые швы на прочность рассчитываются по формуле

где N — расчетная продольная сила, действующая на соединение, кгс; R св с — расчетное сопротивление сварного стыкового соединения растяжению или сжатию, кгс/см 2 ; δ — толщина металла в расчетном сечении, см; l — длина шва, см.


Рис. 43. Нагрузки на сварные швы: а — стыковой, б — угловой лобовой, в — угловой фланговый

Максимальное усилие N для угловых лобовых швов рассчитывают по формуле

где K — катет шва, см; l — длина шва, см; R св с — расчетное сопротивление срезу, кгс/см 2 .

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

Максимальное усилие N для угловых фланговых швов рассчитывается по формуле

Примеры. 1. Определить расчетное усилие в стыковом соединении, выполненном ручной сваркой с учетом обычных способов контроля, если δ=1 см, l= 20 см и R св с=1800 кгс/см> 2 (рис. 43, а). N=1⋅20⋅1800=36000 кгс.

2. Определить расчетное усилие в стыковом соединении, выполненном ручной или полуавтоматической сваркой с учетом точных способов контроля, если 5δ=1 см, l=20 см, N=1⋅20⋅2100=42 000 кгс.

3. Определить расчетное усилие в нахлесточном соединении с лобовым швом, если K=1 см, l=20 см (рис. 43, б). N=0,7⋅1⋅20⋅1 500=21 000 кгс.

4. Определить расчетное усилие в нахлесточном соединении с двумя фланговыми швами, если K=1 см, l=10 см (рис. 43, в). N=2⋅0,7⋅1⋅10⋅1500=21 000 кгс.

1. Назовите основные виды сварных соединений, преимущества и недостатки каждого из них.

2. Как классифицируются сварные швы?

3. Изобразите условные обозначения некоторых швов сварных соединений.

4. По каким формулам рассчитывают сварные швы на прочность?

По оптимальной цене перчатки нитриловые полный облив на сайте фирмы «Аспект».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: