1、焊接培训教材焊接培训教材焊缝焊缝的构造与计算的构造与计算 张明录一二三四目录 对接焊缝的构造与计算角焊缝的构造与计算直角角焊缝连接计算直角角焊缝的强度计算1.对接焊缝的构造3（1）对接焊缝的坡口形式:一一.对接对接焊缝的构造与计算焊缝的构造与计算 对接焊缝的焊件常做坡口，坡口形式与板厚和施工条件有关。t-焊件厚度1)当:t6mm(手工焊),t20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。4C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p（d）C=34mmpC=34mmp（e）C=34mmp（f）（2）V形、U形坡口焊缝单面施焊，但背面需进行清根，再封底焊。5（3）对接焊缝的起、灭弧点已出
2、现缺陷，一般用引弧板引出，焊完后将其切去；不能用引弧板时，每条焊缝的计算长度等于实际长度减去2t1。t1较薄焊件厚度：67（4）当板件厚度或宽度在一侧相差大于4mm时，应做坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以平缓过度，减小应力集中。1:2.51:2.5二二.对接对接焊缝的计算焊缝的计算A.动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受力方向的连接焊缝；B.对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算；C.对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。D.对接焊缝分为：焊透和部分焊透两种；8NNt91.轴心力作用下的对接焊缝
3、计算)283(wcwtwfftlN或 式中：N轴心拉力或压力；t板件较小厚度；T形连接中为腹板厚度；ftw、fcw 对接焊缝的抗拉和抗压强度设计值。NNlwtA 当不满足上式时，可采用斜对接焊缝连接如图 B。wvwwcwtwftlNfftlN cossin或另:当tan1.5时,不用验算!NNtBNsinNcoslw2.M、V共同作用下的对接焊缝计算)293(62max wtwwftlMWM 10lwtAMV)303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊缝截面为矩形，M、V共同作用下应力图为：故其强度计算公式为：式中：Ww焊缝截面模量；Sw-焊缝截面面积矩；Iw-焊缝截面惯性矩。（1）
4、板件间对接连接wtwfWMwvwwftIVS（2）工字形截面梁对接连接计算)313(1.132121 wtf 11MV1焊缝截面A.对于焊缝的max和max应满足式3-2和3-3要求；max11maxB.对于翼缘与腹板交接点焊缝（1点），其折算应 力尚应满足下式要求：考虑最大折算应力只在局部出现的强度增大系数。1.角焊缝的形式和受力分析12hehfhf普通式hehf1.5hf平坡式（1）角焊缝的形式:三三.角焊缝角焊缝的构造与计算的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝1）直角角焊缝:hehfhf凹面式132）斜角角焊缝对于135o或6mm时，hf,maxt-(12)mm；hft1t2.最小焊脚尺寸
5、hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，h hf,minf,min应满足以下要求:)(5.12min,计计算算数数值值只只进进不不舍！thf 22 式中:t2-较厚焊件厚度 另:对于埋弧自动焊hf,min可减去1mm;对于T型连接单面角焊缝hf,min应加上1mm;当t24mm时,hf,min=t23.侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：fwhl
6、60 23注：(1)当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；(2)当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。4.侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：mmhlfw408且且不不得得小小于于 245.搭接连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：A.为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定：blw）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 25B.为了避免焊缝横向收缩时 引起板件的供曲太大，规范规定：t1t2bwlD.在搭接连接中，
7、搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。26C.当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的 绕角焊，且转角处必须连续施焊。bwl2hf2551且且t t1t2五五.直角直角角焊缝的强度计算公式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：27hfhehh1h2dehelwh-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，且破坏时各应力分量满足以下折算应力公式:283.由于我国规范给定的角焊缝强度设计值，是
8、根据抗剪条件确定的故上式又可表达为：式中：wuf-焊缝金属的抗拉强度helw4.直角角焊缝的强度计算公式：)43(wexflhN)33(weyflhN 29NNyNx2f ff=fhelw45O45Ohf30wfffff3232222 将能量强度条件可得：23得 1.22整理上式，并令f)53(22 wfffff 上式即为规范给定的角焊缝强度计算通用公式f正面角焊缝强度增大系数；静载时取1.22，动载时取1.0。31)63(wffewffhlN 对于正面角焊缝，f=0，可得：对于侧面角焊缝，f=0，可得：)73(wfewffhlN 以上各式中：he=0.7hf；lw角焊缝计算长度，考虑起灭弧缺
9、陷时，每条焊缝取其实际长度减去2hf。32六六.各种各种受力状态下的直角角焊缝连接计算受力状态下的直角角焊缝连接计算wfwefflhN 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：NNlwlw33ewwffhlfN B.采用三面围焊连接：wfewffhlNN NNlwlw34(2)T形角焊缝连接)83(cos ewfhlN)93(sin ewfhlN )53(22 wfffff NxNyN2wl2wlN代入式3-13验算焊缝强度，即:35(3)角钢角焊缝连接A.仅采用侧面角焊缝连接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩平衡得:故:)133()
10、123(2211212121 NkeeeNNNkeeeNN肢尖焊缝内力分配系数肢尖焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数肢背焊缝内力分配系数 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxlw1lw236角钢类型连接形式内力分配系数肢背K 1肢尖K 2等肢（边）角钢0.70.3不等肢（边）角钢短肢连接0.750.25不等肢（边）角钢长肢连接0.650.35角钢上角焊缝的内力分配系数37)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核问题:对于设计问题:)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxlw1
11、lw238B.采用三面围焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得:)183(333 wffewfhlN)193(33 wffefbhN 余下的问题同情况A A:Ne1e2bN1N2xxN3lw1lw239)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 对于校核问题:对于设计问题:)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxN3lw1lw240)233()223(23123 NNNNkNC.采用L形围焊由平衡条件可得:对于设计问题:02 N)243(333111 wwfffwfewlfNhfhN
12、l Ne1e2bN1xxN3lw1412.N、M、V共同作用下（1）偏心轴力作用下角焊缝强度计算：NeNxNy2wl2wlMANxMNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN ,wfAffAff 2,2,hehet42(2)V、M共同作用下焊缝强度计算:h1fAfBfwffwfAfhIM 21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。xxh h2BBAh1MeFVM43对于B点：2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 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。h1f1f2
13、fxxh h2BBAh1MVM3.T、V共同作用下将F向焊缝群形心简化得:V=F V=F T=F(e T=F(e1 1+e+e2 2)44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。Fe1e2x0l1l2xxyyAA0TVr故：该连接的设计控制点 为A点和A点)253(yxPTAIIrTIrT 45xxyyrrxryATAxTAyTA0VyheT作用下A点应力:将其沿x轴和y轴分解:)273(cos)263(sin rrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAx e2x0l1l2xxyyAA0TVr侧缝正缝剪力V作用下,A点应力:weVVAylhV A点垂直于焊缝长度方向的应力为:TAyVAyf A点平行于焊缝长度方向的应力为:TAxf V47强度验算公式：wfffff 22 wfTAxfVAyTAyf 22 即：即：思考:以上计算方法为近似计算，为什么?xxyyrrxryATAxTAyTA0Vyhe谢谢谢谢
