|
Расчет сделать двумя способами: по допускаемым напряжениям и по предельному состоянию.
Решение:
1.Находим возникающие напряжения при нагрузке. Формулы для расчета сварных соединений на прочность при нагрузке (растяжение, сжатие, срез, изгиб) берем из таб. 7:
| Характер нагрузки, тип сварного
соединения (эскиз)
| Формулы для расче
та по допускаемым
напряжениям
| Формулы для ра-
счета по предель-
ному состоянию
| 1.Растяжение стыковых швов
всех типов
| N
σ=------ < σр
lш· б
N- нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
lш -длина шва, мм
б- толщина св.мета-
лла, мм
σр -допустимое
напряжение на рас-
тяжение, МПа
| N
σ=---------- < Rр
(lш-10) б
Rр- расчетное
сопротивление
металла шва на
растяжение, МПа
| 2.Сжатие стыковых швов всех
типов
| N
σ=------ <σсж
lш· б
N-нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
lш-длина шва, мм
б-толщина св.мета-
лла, мм
σсж -допустимое
напряжение на сжа-
тие, МПа
| N
σ=---------- <Rсж
(lш-10) б
Rс- расчетное
сопротивление
металла шва на
сжатие, МПа
| 3.Изгиб на растяжение вдоль шва
стыковых швов всех типов
| М
σ=------- < σр
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
(m – нагрузка в то-
нн)
h-ширина полки,
мм
lш· б 
W=----------
W-момент инерции
,мм  ,lш-длина шва,
мм,б-толщина свар.
металла, мм
σр -допустимое
напряжение на рас-
тяжение, МПа
| М
σ=------- <Rр
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
h-ширина полки,
мм
(lш-10)· б
W=----------
Rр- расчетное
сопротивление
металла шва на
растяжение, МПа
| 4.Срез односторонних
угловых, тавровых швов без раз-
делки кромок (Т1,У4б) при растя-
жении
| N
τ=--------- <τср
0,7·к· lш
N-нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
к-катет шва, мм
lш-длина шва, мм
τср -допустимое на-
пряжение на срез,
МПа
| N
τ=-------------- <r< b="">у</r<>
0,7·к (lш-10)
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва угловых,тавро-
вых швов при
любых нагрузках
МПа
| 5.Срез двусторонних тавровых
швов без разделки кромок (Т3)
при растяжении
| N
τ=--------- <τср
1,4·к· lш
N-нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
к-катет шва, мм
lш-длина шва, мм
τср -допустимое на-
пряжение на срез,
МПа
| N
τ=-------------- <r< b="">у</r<>
1,4·к (lш-10)
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых швов при
любых нагруз-
ках, МПа
| 6.Изгиб односторонних угловых, тавровых швов
без разделки кромок (Т1,У4б) на
срез
| М
τ=-------- <τср
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
(m-нагрузка в тонн)
h-ширина полки,
мм
0,7·к· lш
W=----------
W-момент инерции
,мм,lш-длина шва,
мм,к-катет шва, мм
τср -допустимое
напряжение на
срез, МПа
| М
τ=-------- <r< b="">у</r<>
W
0,7·к· (lш-10) 
W=--------------
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений при любых
нагрузках, МПа
| 7.Изгиб двусторонних тавровых
швов без разделки кромок
(Т3,) на срез
| М
τ=--------<τср
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
(m-нагрузка в тонн)
h-ширина полки,
мм
0,7·к· lш 
W=----------
W-момент инерции
,мм,lш-длина шва,
мм,к-катет шва, мм
τср -допустимое
напряжение на
срез, МПа
| N
τ=-------------- <Rу
1,4к (lш-10)
0,7·к· (lш-10) 
W=---------------
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений при любых
нагрузках, МПа
| 8.Растяжение угловых, тавровых
швов с разделкой кромок (У6,
У8,У9,Т6,Т8)
| N
σ=------ < σр
lш· б
N-нагрузка на рас-
тяжение, Н (m- наг-
рузка в тонн)
lш-длина шва, мм
б-толщина разде-
ланной полки, мм
σр -допускаемое
напряжение на рас-
тяжение, МПа
| N
σ=---------- < Rу
(lш-10)· б
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений
при любых наг-
рузках, МПа
| 9.Сжатие угловых, тавровых
швов с разделкой кромок (У6,
У8,У9,Т6,Т8)
| N
σ=------ <σсж
lш· б
N-нагрузка на рас-
тяжение, Н (m- наг-
рузка в тонн)
lш-длина шва, мм
б-толщина разде-
ланной полки, мм
σсж -допускаемое
напряжение на сжа-
тие, МПа
| N
σ=---------- < Rу
(lш-10)· б
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений
при любых наг-
рузках, МПа
| 10.Изгиб на растяжение односто-ронних угловых, тавровых швов
без разделки кромок (Т1,У4б)
вдоль шва
| М
σ=------- < σр
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
(m-нагрузка в тонн)
h-ширина полки,
мм
lш· к
W=----------
W-момент инерции
,мм,lш-длина шва,
мм,к-катет шва, мм
σр -допустимое
напряжение на рас-
тяжение, МПа
| М
σ=------- <Rу
W
(lш-10)· к 
W=----------
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений при любых
нагрузках, МПа
| 11.Изгиб на растяжение угловых, тавровых швов
с разделкой кромок (У6,У8,У9,
Т6,Т8) вдоль шва
| М
σ=------- < σр
W
M=N· h,Н· мм,где
М-крутящий моме-
нт,N-нагрузка, Н,
(m-нагрузка в тонн)
h-ширина полки,
мм
lш· к 
W=----------
W-момент инерции
,мм,lш-длина шва,
мм,б-толщина раз-
деланной полки, мм
σр -допустимое
напряжение на рас-
тяжение, МПа
| М
σ=------- <Rу
W
(lш-10)· б 
W=----------
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
угловых, тавро-
вых соединений при любых
нагрузках, МПа
| 12.Срез нахлесточного лобового
одностороннего шва при
растяжении
| N
τ=--------- <τср
0,7·к· lш
N-нагрузка, Н (m –
нагрузка в тонн)
lш-длина шва, мм
к-катет шва, мм
τср -допустимое напряжение на
срез, МПа
| N
τ=-------------- <r< b="">у</r<>
0,7·к (lш-10)
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
нахлесточных
соединений при
любых нагруз-
ках, МПа
| 13.Срез нахлесточного комбини-
рованного шва при растяжении
| N
τ=--------- <τср
0,7·к· lш
N-нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
lш-длина шва, мм
lш=l  +l  +l 
к-катет шва, мм
τср -допустимое напряжение на
срез, МПа
| N
τ=-------------- <r< b="">у</r<>
0,7·к ·(lш-10)
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
нахлесточных
соединений при
любых нагруз-
ках, МПа
| 14.Срез нахлесточного лобового
двустороннего шва при
растяжении
| N
τ=--------- <τср
1,4·к· lш
N-нагрузка, Н (m-
нагрузка в тонн)
lш-длина шва,мм
к-катет шва, мм
τср -допустимое напряжение на
срез, МПа
| N
τ=-------------- <Rу
1,4·к (lш-10)
Rу-расчетное
сопротивление
металла шва
нахлесточных
соединений при
любых нагруз-
ках, МПа
| 2.Переводим значение нагрузки из тонн в Ньютоны по формуле:
N=m ·9,8 м/с2 ·1000,Н
3.При решении по допускаемым напряжениям полученные значения напряжений сравниваем с допускаемыми:
Таб 8:Допускаемые напряжения в сварных соединениях низкоуг-
леродистых и низколегированных сталей:
| Допускае-
| Марка стали и способ сварки сварных швов:
| | мые напря-
жения в
| Ст.3,Ст.4
| 14Г2,15ГС
| 10Г2С,10Г2СД
15ХНСД
| 10ХНСД
| | швах, МПа
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| | 1.Растяже-
ние, σр
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 2.Сжатие,
σсж
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 3.Срез,
τср
|
|
|
|
|
|
|
|
| АФ - швы выполнены автоматической сваркой под флюсом
ЗГ - швы выполнены сваркой в защитных газах
РДСА - швы выполнены ручной дуговой сваркой электродами по-
вышенного качества (тип Э-42А,Э-46А,Э-50А,Э-55А и т.д.)
РДС - швы выполнены ручкой дуговой сваркой электродами обыкновенного качества (тип Э-42,Э-46,Э-50,Э-55 и т.д.)
4.При решении по предельному состоянию полученные значения
напряжений сравнивают с расчетными сопротивлениями металла
шва.
Таб 9:Расчетные сопротивления металла шва низкоуглеродистых
и низколегированных сталей:
| Расчетное
| Марка стали и способ сварки сварных швов:
| | сопротив-
| Ст.3,Ст.4
| 14Г2,15ГС
| 10Г2С,10Г2СД
15ХНСД
| 10ХНСД
| | ление ме-
талла шва,
МПа
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| АФ,ЗГ
РДСА
| РДС
| | 1.Растяже-
ние стыко-
вых швов,
Rр
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 2.Сжатие
стыковых
швов, Rс
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 3.Растяже-
ние,сжатие
,срез угло-
вых,тавро-
вых швов,
Rу
|
|
|
|
|
|
|
|
| | 3.Срез нах-
лесточных
швов, Rу
|
|
|
|
|
|
|
|
| | | | | | | | | | | | Задание: в соответствии со своим вариантом решите задачу 7.
Исходные данные вариантов:
| №
| Характер
нагрузки
| Тип шва
| Нагрузка
m,тонн
| Марка
стали
| б,мм
(к,
мм)
| lш,
мм
| h,
мм
| Вид
сварки
| |
| Сжатие
| Стыковой
|
| 14Г2
|
|
| | РДС
| |
| Растяжение
| Стыковой
|
| 15ГС
|
|
| | РДСА
| |
| Изгиб на
растяжение
| Стыковой
|
| Ст.3
|
|
|
| АФ
| |
| Срез
| Тавр.Т1
|
| 15ХНСД
| к=7
|
| | ЗГ
| |
| Изгиб на
срез
| Угловой
У4б
|
| Ст.4
| к=6
|
|
| РДС
| |
| Срез
| Тавр.Т3
|
| 10Г2СД
| к=4
|
| | РДСА
| |
| Изгиб на
срез
| Тавровый
Т3
|
| 10ХНСД
| к=8
|
|
| АФ
| |
| Растяжение
| Углов.У6
|
| Ст.3
|
|
| | ЗГ
| |
| Сжатие
| Углов.У9
|
| 14Г2
|
|
| | РДСА
| |
| Изгиб на
растяжение
| Тавровый
Т6
|
| 15ГС
|
|
|
| АФ
| |
| Срез
| Нахлесточ.
лобовой,од-
носторон.
|
| 10Г2С
| к=5
|
| | РДС
| |
| Срез
| Нахлесточ.
лобовой,
двусторон.
|
| 15ХНСД
| к=7
|
| | РДСА
| |
| Срез
| Нахлесточ.
комбинир.
|
| 10ХНСД
| к=6
|
| | ЗГ
| |
| Сжатие
| Стыковой
|
| Ст.3
|
|
| | РДС
| |
| Растяжение
| Стыковой
|
| 14Г2
|
|
| | АФ
| |
| Изгиб на
растяжение
| Стыковой
|
| Ст.4
|
|
|
| РДСА
| |
| Срез
| Тавров.Т1
|
| 10Г2С
| к=6
|
| | РДС
| |
| Изгиб на
срез
| Тавровый
Т3
|
| 15ХНСД
| к=9
|
|
| ЗГ
| |
| Растяжение
| Углов.У6
|
| 15ГС
|
|
| | АФ
| |
| Срез
| Тавровый
Т3
|
| 10Г2С
| к=7
|
| | РДСА
| |
| Изгиб на
срез
| Угловой
У4б
|
| Ст.3
| к=6
|
|
| РДС
| |
| Сжатие
| Тавров.Т6
|
| 15ГС
|
|
| | АФ
| |
| Изгиб на
растяжение
| Угловой
У9
|
| 14Г2С
|
|
|
| РДСА
| |
| Срез
| Нахлесточ.
лобовой
односторон.
|
| Ст.4
| к=11
|
| | ЗГ
| |
| Срез
| Нахлесточ.
лобовой
двусторон.
|
| 10ХНСД
| к=15
|
| | РДС
| Пример:Произведите расчет сварного соединения на изгиб на растяжение вдоль шва, если нагрузка массой m=1 тонна. Тип сварного соединения- стыковой, толщина металла – 6 мм, марка стали 15ХНСД.длина шва – 1200 мм. Вид сварки – РДСА, ширина полки (h) -150 мм. Расчет сделать двумя способами: по допускаемым напряжениям и предельному состоянию.
Решение:
1.Переводим нагрузку из тонн в Ньютоны по формуле:
N=m· 9,8 м/с2 · 1000,Н
N = 1 т · 9,8 м/с2 · 1000=9800 Н
2.Выписываем формулы для расчета по допускаемым напряжениям и решаем
задачу:
М
σ=------- < σр
W
lш· б
W=----------
M=N· h,Н· мм М =9800 Н· 150 мм=1470000 Н· мм
1200 мм (6 мм)
W =---------------------- = 7200 мм 
1470000 Н· мм
σ =-----------------------=204,2 МПа
7200 мм 
3.Сравниваем полученное значение напряжения с допустимым, взятым из
таб 8:
σр =230МПа
σ<σр
значит сварной шов нагрузку выдержит.
4.Выписываем формулы для расчета по предельному состоянию и решаем
задачу:
М
σ=------- <Rр
W
M=N· h,Н· мм М =9800 Н· 150 мм=1470000 Н· мм
(lш-10) б  (1200 мм -10)(6 мм) 
W=---------- W =--------------------------- =7140 мм
6 6
1470000 Н· мм
σ =--------------------=205,9 МПа
7140 мм 
5.Сравниваем полученное значение напряжения с расчетным сопротивлением
металла шва,взятым из таб 9:
Rр =290МПа
σ<Rу,значит сварной шов нагрузку выдержит.
Литература
1. Н.И. Каховский и др. Технология механизированной и электрошлаковой сварки. Москва, «Высшая школа»,1972 г.
2. А.Н. Малов. Краткий справочник металлиста. Москва, «Машиностроение»,1972 г.
3. Ю.В. Казаков. Сварка и резка материалов. Москва, «ACADEMA»,2001 г.
4. Справочник сварщика. Под редакцией В.В. Степанова. Москва, «Машиностроение»,1982 г.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
