焊接接静载荷强度计算

焊接强度计算知识

各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。

例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。

36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？

焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称焊接强度计算知识

为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度，只计算工作焊缝的强度。

37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。

全焊透对接接头的各种受力情况 见图31。图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M1为平面内弯矩， M2为垂平面弯矩。

受拉时的强度计算公式为

F

σt＝ ─── ≤〔σ′t 〕

Lδ1

F

受压时的强度计算公式为 σα＝ ─── ≤〔σ′α 〕

Lδ1

式中 F——接头所受的拉力或压力（N）；

名称

计算公式

单位

数值钢板厚度 Wmm16计算长度 lwmm200焊缝深度 H1mm7焊缝深度 H2mm7计算宽度 Hemm8受力 NN36400角度 a°0Nx=N*COS(a)N36400Ny=N*sin(a)N0垂直应力δf=Nx/(lw*He)N/mm223轴向应力ζ∥=Ny/(lw*He)N/mm20焊缝计算截面拉应力 δ⊥=δf/√2N/mm216焊缝计算截面剪应力 ζ⊥=δf/√2N/mm216角焊缝抗拉、抗压、抗剪设计值查表N/mm2160角焊缝抗拉、抗压、抗剪计算值δbN/mm232安全系数 K1.5

CHECK： K *δb=N/mm248 =277OK!结论：满足要求时需要钢板厚度w=mm16焊缝长度lw=mm200直角焊缝强度计算

焊缝计算量

应力分析

强度判断受力量直角焊缝双面焊焊缝计算宽度He=H1+H2-6W

1、如图搭接接头上板厚10mm，下板厚15mm，已知许用应力[σ][τ]分别为15000N/cm2和10000N/cm2,构件受力Q为60000N，采用等腰角焊缝。根据焊缝和载荷的几何关系确定搭接焊缝的类型及单边焊缝长度，并判定该长度下焊缝结构是否合理。

2、一丁字接头，如下图，已知焊缝金属的许用切应力[τ']=100MPa，试设计角焊缝的焊角尺寸K，并求焊缝最大承载能力。

3、分析下图构件的焊缝的类型，若要保证结构安全，则焊缝间距有什么要求？若已知该结构的许用应力[σ][τ]分别16000N为/cm2和10000N/ cm2,构件受力P为75000N，单条焊缝长度为50mm，板料厚度均为10mm，试通过计算判定其使用时是否安全。

如下图板厚为10mm,焊角尺寸为8mm，材料为Q235-A,承受的拉力F=300kN,试求角焊缝承受多大的应力？

5、两块长为260mm的钢板对接焊，焊缝受300kN的剪切力，材料为Q235-A,试设计焊缝的厚度（该焊缝的许用剪切应力[τ‘]=98MPa）

焊接强度计算公式

焊接强度计算公式是用来计算焊接件的强度，也就是焊接件在一定力作用下能够承受的最大拉力值。这个公式通常采用负荷分配原理，做出的假设是：当焊接件受到一定的拉力时，上下两端的焊缝处会产生一定的应力，并且应力随着有效焊缝长度的增加而增加，而焊缝的应力分布是等差的。

根据上述假设，焊接强度计算公式可以表示为：

Fw = (π/4)K(t0/L)2σb

其中：

Fw——焊接件的最大拉力；

K——负荷分配因子，一般取值在1.5~2之间；

t0——焊缝的有效厚度；

L——焊缝的有效长度；

σb——焊缝的最大应力强度。

根据此公式可以得出，焊接件的强度主要取决于三个因素：负荷分配因子K、焊缝的有效厚度t0和有效长度L。

负荷分配因子K是用来衡量焊缝上下端处应力分布的等差性，例如，K=1.5表示焊缝上下端处的应力分布是等差的，K=2表示焊缝上下端处的应力分布是等比的，K=1表示焊缝上下端处的应力分布是均匀的。

焊缝的有效厚度t0是指焊缝内部的有效截面积，一般情况下，t0取决于焊缝的实际厚度和焊材的性能，例如，当焊缝的实际厚度为6mm时，t0可以计算出在该厚度下焊材的有效截面积，而对于不同的焊材，其有效截面积是不同的，因此t0的取值也不同。

焊缝的有效长度L是指焊缝内部的受力长度，一般情况下，L取决于焊接件的设计尺寸，例如，当焊接件的设计尺寸为100mm时，L可以计算出在该尺寸下焊缝的受力长度。

焊缝的最大应力强度σb是指焊缝内部的最大应力强度，一般情况下，σb取决于焊接件的材料性能及焊材的性能，例如，当焊接件为钢材时，σb可以计算出在该材料下焊材的最大应力强度，而对于不同的焊材，其最大应力强度是不同的，因此σb的取值也不同。

总之，焊接强度计算公式是用来计算焊接件的强度，它的最终结果主要取决于负荷分配因子K、焊缝的有效厚度t0和有效长度L以及焊缝的最大应力强度σb。