第4章焊接接头

1、28焊接结构讲义第四章 焊接接头§4-1 焊接接头与焊缝的形式与特性本节主要讲焊接接头的作用、型式、焊缝种类和强度特征等问题。也就是说要把各种接头的型式、特性等一系列基本问题给大家作一个全面的介绍。在科学技术高度发展的今天，焊接产品遍布人们生活工作的各个领域，而任何一个焊接产品都包含了很多的焊接接头，所以焊接接头是组成焊接结构的基本单元，也是焊接结构的关键元件，为了方便的研究这个基本单元，我们必须给它下一个准确的定义，（板书：一、定义）为了回答这个问题，我们用一个简单的对接接头来说明这个问题。这就是一个对接接头的断面，中间打斜线的是焊缝金属，紧贴着它的是熔合线，接下来是热影响区，最后

2、是部分基本金属，可见一个焊接接头由四部分组成：一、 定义 焊接接头 = 焊缝金属 + 熔合线 + 热影响区 + 部分母材有的书上将熔合线划到热影响区里面，这样接头就由三部分组成。二、 作用由上图我们可以看出，焊接接头的作用就是把相互分离的两部分基本金属连成一体，相互传递载荷，参与结构的受力，变形等一系列过程。所以一个合格的焊接接头，必须具有足够的强度和精度。所谓强度是指结构在使用中不破坏，不断裂；所谓精度是指焊接变形的大小和使用中的尺寸稳定性。一个重要接头的破坏往往直接或间接地导致整个结构的失效。所以焊接 接头的性能直接影响了焊接结构的性能、使用安全等重大方面。所以说焊接接头是焊接结构的关键元

3、件一点也不过分。由于焊接接头是由焊缝金属、热影响区和部分母材3部分组成，焊缝是焊接接头的主要部分，所以我们研究焊接接头的性能就应该先研究焊缝的性能、形式和特点。三、焊缝的形式和特点焊缝是组成焊接接头的主体部分，对接焊缝和角焊缝是焊缝的两种基本型式1、 对接焊缝1)、尺寸要素熔宽（B）、熔深（H）、加厚高（e）， 叫焊缝形状系数（B/H）2)、坡口形式一个合格的焊接接头必须具有足够的强度，为了保证足够的强度，一般要求焊缝熔透，而对于薄板结构又要求不焊穿，为了满足这些要求，就需要对焊接边缘进行一些加工，通常叫做开坡口，对接焊缝的坡口常用的有卷边坡口、平对坡口、V型坡口、X型坡口、K型坡口和U型坡口

4、等，如图2-21所示。卷边坡口：=13mm，不易烧穿平对坡口：=38mmV型坡口：=326mm，易加工，费材料U型坡口：=2060mm，难加工。X型坡口：=1260mm，易加工，省材料，要双面焊。K型坡口：>123)、坡口要素在设计坡口时必须标明坡口的某些具体尺寸，这些具体的尺寸就叫坡口要素。下面我们就以V型、U型坡口为例来说明：V型：坡口角度（）、钝边（P）、间隙（c）。U型：开角（）、根部圆弧半径（R）。其他各种坡口型式的要素都包含在这里了，可以类推。4)、选择坡口的原则在讲各种坡口型式的时候有人可能注意到，一种板厚不仅仅只是单一的对应一种坡口，而是有多种坡口可采用，这时我们到底用那

5、种坡口呢？这就牵涉到坡口的选取原则。我们开坡口，定坡口要素的目的就是为了保证焊缝能够熔透，进而使接头具有足够的强度，保证质量，所以我们在选择坡口时也必须紧紧抓住这个目的，同时考虑经济性，一般说来，选择坡口型式必须考虑下列因素： 、根据板厚和焊接方法选择坡口，保证熔透。气焊，手弧焊，自动焊的熔透深度逐步增加，则板厚及钝边高度也可相应增加。 、焊接材料的消耗量：对于同样厚度的焊接接头，采用x型坡口比v型坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，构件越厚节省越多。 、可焊到性：它是选择坡口型式的重要条件之一，一般地说，要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接条件而定。对不能翻转的和内经较小的容器，

6、为了避免大量的仰焊及不能或不便从内侧施焊，都宜采用v型或u型坡口。 、坡口加工：v型和x型坡口可用气割或等离子切割，亦可用机械切割加工。但u型和双u型坡口，一般需要刨边机加工。 、焊接变形：采用不适当的坡口型式容易产生较大的焊接变形，如果坡口型式适宜工艺合理，则可有效的减少焊接变形。（第二节课结束）2、角焊缝角焊缝是一种应用相当广泛的焊缝型式，在船体结构中角焊缝的数量占全体焊缝总数的80%以上。角焊缝按其截面形状可分为四种，如下图所示，角焊缝的大小用焊角高度k来表示，通常称k为焊角尺寸。承担静载荷时，如材料塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响。承担动载荷时，下图中凹型比平型的承载能

7、力高，凸型的最低。不等边的，当长边平行于载荷方向时，承受动载效果较好。角焊缝按熔透深度还可分为：填角焊缝、深熔焊缝、全熔透焊缝三种。角焊缝按焊缝长度还可分为：连续焊缝，间断焊缝（链式间断、错综式间断）（第三节课结束）四、焊接接头的形式和特点在实际生产中，焊接结构的型式是千变万化的，被接头联结的基本金属的结构型式也是各不相同的，这就要求焊接接头的型式也随之变化。所以焊接接头有多种型式。1、 对接接头形式：如图2-24 a特点：受力好，装配要求高。对接接头截面变化平缓，应力集中小，受力状态是各种接头中最好的。但是它的装配要求较高，如果两边母材上下错动，或间隙过大、过小都不行。例如：船体外壳板都是对

8、接接头，如果下料不准确，大了一点，那怕是半公分，只挤去了间隙的位置，就不能保证焊接质量，必须再切一刀。但是如果一下切多了，或者没有考虑到焊后收缩变形，小了23公分，那么对不起，这快钢板就只好报废了，对国家，对人民，对你的工厂都将带来一定的损失，对你个人吗？一个月的奖金就别拿了。对接接头造成的应力集中的大小主要与下列因素有关：（1）焊缝轮廓：主要表现在焊趾和焊跟向母材过渡的平滑程度，越平滑应力集中越小；其次是焊缝加厚高的大小，加厚高越大应力集中越大。（2）焊接错边：错边量越大应力集中越大。（3）接头的角变形：角变形越大应力集中越大。在实际生产中只要我们保证焊缝熔透；减小加厚高，使焊缝向母材过渡平

9、顺；提高装配质量，减小焊接错边；选用合适的焊接规范和坡口形式，减小角变形就可以有效的控制对接接头造成的应力集中。2、 搭接接头 形式：如图2-24 b 特点：受力差，装配要求简单。搭接接头的特点刚好和对接接头相反，应力分布很不均匀，疲劳强度低，但是它们的焊前准备工作及装配要求却很简单。你看它，下料时大一点，小一点，只要不过火对接头性能就没有太大的影响，正是因为这个优点，搭接接头在某些对强度要求不高的结构上应用比较广泛，如：大型贮罐的底板。如图225所示。搭接接头也有不用角焊缝而用开槽焊和塞焊的。在搭接接头中根据搭接角焊缝受力的方向可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝，如图22

10、6所示。焊缝方向与力的作用方向垂直的角焊缝称为正面角焊缝，如图226中的l3段；焊缝方向与力的作用方向相平行的称为侧面角焊缝，如图226中l1和l5段；介于两者之间的称为斜向角焊缝，如图226 中l2和l4段。（1）正面角焊缝的工作应力分布在正面角焊缝的搭接接头中力线弯曲较为严重，应力分布很不均匀，有人做了正面角焊缝的力学模型进行测试，根据测试结果可以看出，在角焊缝的根部A点和焊趾B点都有较大的应力集中，如图227所示，其数值与许多因素有关，如焊趾B点的应力集中系数就是随角焊缝的斜边与水平边的夹角而变化的，减小其夹角和增大熔深焊透根部，可以降低应力集中系数。由于搭接接头的正面角焊缝与作用力偏心

11、，所以承受拉力时接头上产生附加弯曲应力，如图228所示。为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离应不小于其板厚的4倍。（2）侧面角焊缝的搭接接头中的工作应力分布用侧面角焊缝连接的搭接接头中其应力分布更为复杂。在焊缝中既有正应力又有切应力，切应力沿焊缝长度上的分布是不均匀的，当受拉力P作用时,沿侧面角焊缝长度上切应力分布如图229 中qxa所示（qxa为单位长度焊缝承受的切力）。形成这种两端应力大，中间应力小的主要原因，是因为搭接板材不是绝对刚体，在受力时本身产生弹性变形所至。当侧面角焊缝的搭接接头焊缝较长时这种应力分布的不均匀程度就更大，因此采用过长的侧面焊缝将使应力集中增加，是不合理的。一

12、般规范规定，侧面焊缝长度不得大于50k。（第2节课结束，2015-3-2）（3）联合角焊缝的搭接接头中的工作应力分布在只用侧面角焊缝焊成的搭接接头中，不但沿焊缝长度上应力分布是不均匀的，而且在母材断面上应力分布也是不均匀的，如图230（a）中的横截面AA，在焊缝附近出现较大正应力，其应力集中非常严重。为了改善这一断面上的应力分布，常增添一条正面角焊缝，这样就形成了联合角焊缝的搭接接头，如图230（b）所示。增添正面角焊缝后AA断面上的正应力分布变得较为均匀，最大应力降低，故此断面上的应力集中得到改善，由于正面角焊缝承担了一部分外力，以及正面角焊缝比侧面角焊缝刚度大、变形小，所以侧面角焊缝的切应

13、力分布也得到改善。设计搭接接头时，采用联合角焊缝的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。3、丁字（十字）接头丁字接头在船体上的应用非常广泛，比如船的纵横骨架、扶强材等丁字（十字）接头是将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头，它的种类也较多，常见的如图231所示。丁字（十字）接头的焊缝向母材过渡较剧烈，力线弯曲严重，应力分布极不均匀，在焊缝跟部和趾部有较大的应力集中。如图232所示。图2-32（a）是未开坡口的丁字（十字）接头中正面焊缝的应力分布状况。由于整个厚度没有焊透，所以焊缝跟部应力集中很大。在焊趾截面B-B上应力分布也是不均匀的，B点的应力集中系数的值随角焊缝形状而变，角

14、减小应力集中系数减小，焊角尺寸增大应力集中系数也减小。图232（b）是开坡口并焊透的丁字（十字）接头，这种接头的应力集中大大降低。可见保证焊透是降低丁字（十字）接头应力集中的重要措施之一。因此，对重要的丁字接头必须开坡口焊透或采用深熔焊接方法进行焊接。丁字接头还应注意层壮撕裂，原因：板厚方向受力。措施：改变受力方向，将工作焊缝转化为联系焊缝。对于双向受力的丁字接头应采用圆型或方型或特殊形状的轧制、锻制插入件。4、角接头角接头多用于箱型构件上，常见的如图233所示。其中：图233（a）是最简单的角接头，但承载能力差；图233（b）是采用双面焊缝从内部加强的角接头，承载能力较大；图233（c）和（

15、d）开坡口易焊透，有较高的强度，而且在外观上具有良好的棱角，但要注意层状撕裂问题；图233（e）和（f）易装配，省工时，是最经济的角接头；图233（g）是保证接头具有准确直角的角接头，并且刚性大，但角钢厚度应大于板厚；图233（h）是不合理的角接头，焊缝多而且不易施焊。（第四节课结束）5、铆焊联合结构与铆焊联合接头现代的金属结构 绝大多数用焊接方法制造，然而在某些金属结构上的个别部位仍有用铆钉连接的，象这样既有焊接接头，又有铆接接头的结构称为铆焊联合结构。那么在焊接结构中为什么要保留少量铆接接头呢？这是因为铆接比焊接虽然有许多缺点，但也有焊接所不能代替的特点：（1）铆接结构有较高的止裂性。如果

16、在铆接结构上发生局部断裂，裂纹扩展到铆接接头时，就不能再继续扩展。而如果在焊接结构上发生局部断裂，裂纹可以穿过焊缝扩展到另外部分导致结构整体破坏。（2）铆接接头比焊接接头的刚度小，有较大的退让性（或称柔性）。在承受冲击力时，能吸收一定的能量，有缓冲作用。当结构在载荷的作用下发生变形时，可以减少因接头刚度大而引起的局部应力。（3）铆接接头的应力集中系数比某些焊接接头的应力集中系数低，对疲劳强度有利。（4）铆接接头在结构中形成的内应力比焊接结构的内应力低，而焊接接头的内应力往往达到材料的屈服极限。采用铆焊联合结构，可以吸取铆接的上述优点来弥补焊接的不足，充分发挥两种技术各自的优点，是一种比较合理的

17、结构。例如，大型船舶的甲板边板与舷顶列板的连接至今仍采用铆接，现在有些梁类焊接结构中有用高强度螺栓取代铆钉的，这种结构称之为栓焊联合结构。但是，上述分析的原理如果运用在某一单个的接头上就不成立了，在同一个接头上既有铆钉又有焊缝，这样的接头叫铆焊联合接头，如图235，这是一种不合理的接头型式。由于铆钉的存在，使得焊接结构的效率高、经济性好的特点不能得到充分发挥，而焊缝又使得接头的止裂性下降。因此，铆焊联合接头吸取的不是两种技术的优点，而是缺点，在新设计的结构上不应采用这种接头。§4-2焊接接头的性能焊接接头是一个不均匀体，它内部各个区域的力学性能都不相同，所以我们研究接头的力学性能，应

18、当首先研究接头内部各个区域的力学性能。一、焊缝金属的力学性能1、组织：焊缝金属是由充填材料及部分母材经过熔化、冷凝形成的铸造组织。2、性能：焊缝金属的力学性能与焊接方法及线能量有关，一般地说：（1）多层焊的力学性能好于单层焊；这是因为后层焊道对前层焊道有回火作用细化晶粒。（2）线能量小焊缝的强度、硬度都比较高；这是由于线能量小焊缝的冷却速度大，晶粒细小，所以焊缝的强度、硬度都比较高。反之，线能量大的或焊前预热的焊缝金属的强度、硬度都比较低；这是由于线能量大冷却速度慢，晶粒长的比较大，焊缝金属的强度、硬度都比较低。总的来说，在整个焊接接头中，焊缝金属不存在大的问题，但是要注意单道焊焊缝中间的脆性

19、面，单道焊的组织是柱状晶，生长方向与等温线垂直与散热方向相反，如果焊缝形状系数不适当使焊缝过分深而狭窄，这样焊缝结晶时柱状晶便会垂直向中间生长，把渣滓和低熔共晶推向焊缝中心，形成一个脆性面，很容易开裂，这是不允许的。预防措施是调整焊缝形状系数，使焊缝显的宽胖一些，这样柱状晶就不再垂直地向中间生长了，而是偏向上方这样就把渣滓推向焊道上部，消除了焊道中间的脆性面，对一些要求高的焊缝，把加厚高刨去剩下的就是好金属了。二、热影响区的力学性能这部分主要把握2个脆化区，所谓脆化区就是韧性低的区域，一般来说，这些区域的强度、硬度比较高，冲击值较低。一个脆化区是热影响区中1200度左右的粗晶区，这里强度和硬度

20、都比母材高，韧性比母材低，另一个脆化区是在热影响区外侧约200400度之间，也叫兰脆区，它形成的原因主要是超显微的x碳化物沿马氏体晶界呈薄片状析出造成的这种硬而脆的碳化物薄膜割裂了马氏体因而脆性大增。造成这一区域的脆化还有一个原因，就是热应变脆化。什么是热应变脆化？我们知道塑性应变总是使材料的变形能力和塑性下降，这种现象叫加工硬化，也叫应变脆化。如果这个塑性变形出现在200400度温度区间，对塑性的影响就更大，这一现象就叫热应变脆化。注意热应变脆化是由温度和塑变2个因素同时作用引起的脆化，它要比其中单独一个因素引起的脆化严重的多。对于焊接接头来说，由于热循环的作用，温度因素总是存在的，还由于焊

21、接热应力的作用，在近缝区将产生热塑变，这样温度、塑变2个因素都齐备了，所以焊接接头总是存在热应变脆化。热应变脆化现象与钢材中碳、氮等溶质原子的作用特性有关，控制碳、氮含量或加入某些固定碳氮的元素可以减缓热应变脆化现象。三、低强焊缝的力学性能根据焊缝金属的强度比母材的高低，焊接接头分为2类：高组配接头：（焊缝金属强度大于母材强度）低组配接头：（焊缝金属强度低于母材强度也叫软层接头）。高组配接头是以前设计焊接接头的原则，也是现在大多数中低强度钢的焊接接头的设计原则，但是随着科学技术的发展，新钢种的不断涌现特别是高强钢和大型厚板结构在工程上应用的日益广泛，要在高强钢和大型厚板结构上应用高组配接头就很

22、困难了，我们知道钢的强度上升一般来说碳当量也是上升的这样裂纹敏感性增加，结构厚度越大其拘束度也越大，拘束应力增加，裂纹敏感性也增加，所以对高强钢和大厚板结构很难做到既保证焊缝金属的强度大于母材又保证不出裂纹，这样人们开始考虑，既然高组配接头很难用在高强钢和厚板结构上，那么使用低组配接头行不行呢？怎样才能让低组配接头与母材等强呢？（1）增大焊缝断面对于强度为b断面为Fb的高强钢焊件，若用普通的焊接方法采用高组配接头则很难保证焊接区域不出裂纹，所以只能用强度远小于b的焊接材料来焊，以保证不出裂纹，但如果只是焊成普通的焊缝断面形状就不能保证接头强度，因为母材能承受的载荷为bFb ，焊缝能承受的载荷为

23、wFw ，显然wFw <bFb。要想使上述2数相等，就只能增大焊缝断面Fw。我国的09工程，核潜艇的耐压壳用的就是这样的焊缝。为了减少焊缝断面变化引起的应力集中，要求 L/C>=6 以减缓母材向焊缝金属过渡的剧烈程度。（2）控制相对宽度焊接接头是一个不均匀体，焊接接头的强度不是简单的等于焊缝金属的强度，他们之间有一定的关系，这个关系与焊缝的相对厚度有关，所谓相对厚度：对于圆杆型试件是指焊缝宽度与杆件直径之比。即：H/D 对于板状试件是指焊缝宽度与焊件厚度之比，即：H/。有人做了这样一个试验，做一批直径为10毫米的圆柱型软层接头的试验模型，使他们的相对厚度各不相同，然后做拉伸试验，测

24、他们各自的强度，作出强度随相对厚度变化的曲线，曲线的形状是这样的，由该曲线可以看出：当相对厚度大于0.8时接头强度很低，基本等于焊缝强度；当相对厚度小于0.8时，接头强度开始上升；当相对厚度小于0.2时，接头强度达到母材的强度，断裂也在母材上。为什么减少焊缝相对厚度能提高接头强度呢？它强化的原因又是什么呢？经过长期研究发现原因是：高强的母材阻碍焊缝金属的变形，使之受三向应力状态而强化。我们举一个厚板对接的软层接头的例子来说明这个问题：一个厚板对接的软层接头受垂直于焊缝方向的拉应力，当接头受力达到焊缝的屈服极限时，焊缝金属开始屈服，出现收缩趋势，此时我们从焊缝中取出一小块单元体来分析他的受力：上

25、面是外载荷引起的拉应力，厚度方向上是仍处于弹性阶段的基本金属阻碍焊缝在该方向上的收缩而产生的拉应力，同样在宽度方向上也存在母材对焊缝的拘束拉应力，可见软层接头的焊缝金属受的是三向应力，而三向应力状态总是使材料变形困难，强度增加，焊缝宽度越小径向拉应力就越大，三向应力状态就越严重，强度提高的就越大，所以减少焊缝相对厚度提高接头强度的原因就是：高强的母材阻碍焊缝金属的变形，使之受三向应力状态而强化。应用控制相对宽度的方法还必须注意的一点是：由于软层金属受三向应力状态，所以脆性大大提高，这就需要焊缝金属必须具有更高的韧性，才能保证接头安全可靠。通过以上对两种软层接头的分析得出了现代设计焊接接头新的强

26、度原则，即：接头与母材的等强原则，从而打破了传统的焊缝金属与母材等强原则。§4-3 焊接接头的静载强度计算一、工作焊逢和联系焊缝1、联系焊缝：只传递部分载荷，使被联结构件产生协调变形的焊缝2、工作焊缝：传递全部载荷，一旦断裂，结构立即失效的焊缝。二、焊接接头强度计算的假设1、 焊趾处和加厚高等处的应力集中，对接头强度没有影响。2、残余应力对于接头强度没有影响3、 接头的工作应力是均布的，以平均应力计算。4、 正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别。5、 焊脚尺寸的大小对于角焊缝的强度没有影响。6、 角焊缝是在切应力的作用下破坏的，按切应力计算强度。7、 角焊缝的破断面（计算断面）在角焊

27、缝截面的最小高度上。8、 加厚高和少量的熔深对接头的强度没有影响。（第六节课结束），（第4节课结束）三、各种焊接接头的静载强度计算按照表4-7 焊接接头计算基本公式进行计算。P1581、对接接头的静载强度计算（图4-55）受拉： 受压受剪切受平面内的弯矩：（思路：外力矩必须与焊缝产生的内力矩相平衡。）2、搭接接头的静载强度计算（1）搭接接头受拉，压正面或侧面搭接受拉压：联合角焊缝搭接受拉压： 例4-2 将100mm×100mm×10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的焊角尺寸k 和焊缝长度 l 应该是多少？解 ： 由材料手册查得：角钢截

28、面面积A= 19.2 cm2 ；许用拉应力 焊缝许用切应力：则：角钢的许用载荷为：若取 K=10mm 则所需的焊缝总长度为：角钢一端的正面角焊缝 L3 =100mm ，俩侧焊缝总长为339mm。查得角钢的拉力作用线的位置 e =28.3 mm ，按杠杆原理： 注意 ：求得焊脚尺寸和焊缝总长后还必须合理的布置焊缝。（2）搭接接头受弯矩搭接接头在搭接平面内受弯曲力矩时计算方法有3种：分段计算法（表3-2中公式9）（图4-58）外加力矩M必须和水平焊缝产生的内力矩MH和垂直焊缝产生的内力矩MV之和相平衡，即：M=MH+MV水平焊缝中的力矩：MH=应力×面积×力臂=t·0

29、.7KL·（h+K）垂直焊缝中的力矩：式中：为平均应力；为受力面积；为力臂；轴惯性矩计算法（图4-59）假定应力与变形成正比，变形与其至中性轴的距离成正比，所以焊缝中的应力亦与其至中性轴的距离成正比，据此设与中性轴相距单位长度处的应力值为t1，则与中性轴相距y处的应力ty为ty=t1y设：t1 则 ： ty=t1y ； 取 dF 则 ： 在焊缝的计算断面上距中性轴y处取一微面积dF，则dF上的反作用力为：。它对中性轴的反作用力矩为：如果接头承受的不是单纯的弯矩,而是垂直于X轴方向的偏心载荷P（图3-65）,则焊缝中既有由弯矩M=PL引起的切应力tM又有由切力Q=P引起的切应力tQ。应

30、分别计算出tM，tQ，可采用分段法或轴惯性矩法计算tM，然后按下式计算合成应力 （第七节课结束）（3）双缝搭接接头的计算分长焊缝小间距（图4-62）及短焊缝大间距（图4-63）两种情况： 长焊缝小间距（图4-62）：此时焊缝受两个切应力作用，一个是由切力引起的Q ，一个是由弯距引起的M 。 它们的合应力为：短焊缝大间距（图4-63）此时焊缝也受两个切应力作用，一个是由切力引起的Q 一个是由弯距引起的M 。它们的合应力为：3、丁字接头强度计算（1）载荷平行于焊缝的丁字接头强度计算（图464）有俩个互相垂直的切应力，一个是切力Q （=P）引起的tQ，一个是弯矩M（=PL）引起的tM。例4-4 一T

31、型接头如图4-65所示。已知焊缝金属的许用切应力 ，试计算角焊缝的焊角尺寸K。解 ： 计算弯矩产生的切力： 计算载荷产生的切力 ：计算合力 ：取K=8mm。4、复杂截面构件接头的计算所谓复杂截面通常是指箱形、环形、工字形、丁字形等截面。这类截面常出现在梁柱之类的连接中，构成空间结构。计算这类结构的接头除需要考虑以前那些假设外，还要考虑以下几个问题：1） 首先弄清接头的受载情况，分别算出各载荷引起的应力，并注意应力的方向，性质，位置，然后计算危险点上的合成应力。如果危险点难以确定，应选几个高应力计算合成应力。2） 计算合成应力时，最高正应力和最高切应力虽不在同一点上，但计算时常以最大正应力和平均

32、切应力计算其合成应力，这样偏于安全。3） 粗略计算时，有时把正应力当切应力考虑。是偏向安全的简化计算方法。（1）、受弯矩连接接头的强度计算；仅受弯矩M作用：（第6节课结束、2015.3.12）复杂截面的联结多承受弯矩作用，如图4-70所示；计算时先计算接头上各焊缝对OO轴的惯性矩IF ；然后按式 计算最高应力。式中常见复杂截面的IF和ymax值见表4-8（教材P166）弯矩M和轴向力N同时作用：如果构件同时承受弯矩M和轴向力N时，焊缝中将产生方向相同的两个切应力分量N和M,。tM ：弯矩引起的切应力tM按式计算，tN ：轴向力引起的切应力tN按下式计算， ，因为应力方向相同，所以合成应力t合=

33、tM +tN 。横向力F和轴向力N同时作用：如果构件同时承受横向力F和轴向力N时，则该接头同时承受由横向力F所产生的弯矩M=FL和切力Q=F以及轴向力N的作用。由于构件承受切力Q 时是只由腹板承受的，所以切力只能由联结腹板的焊缝承受，并假定切应力是沿焊缝均匀分布的。因此此时接头上有两个危险点;一个是翼板外侧，根据材料力学的观点，切力由腹板承受，所以此处不考虑横向力F所产生的切力的作用.另一个危险点是腹板上端点。要验算两个危险点。一个是翼板外侧受拉的焊缝的合成应力：另一个是腹板立缝端点的合成应力：计算例题： 例4-5 一悬臂梁如图4-70所示，焊缝许用切应力t=10000N/cm2 =100MP

34、a ，试计算焊缝强度。解：工字梁截面周边角焊缝的惯性矩：（按表4-8中3式计算）P166危险点一：翼板外侧受拉边的最大合成应力：危险点二：腹板立焊缝端点的合成应力：所以焊缝强度满足要求！ （第八节课结束）（2）、受扭矩的接头强度计算；矩形截面构件的接头 开坡口四周全焊 四周填角焊圆形截面构件的接头 Wn为接头的抗扭截面系数5、角焊缝计算的研究1953年提出以实验为基础的焊缝计算方法。1954年发表了有关这方面研究的大量实验数据，（图4-73）这些数据说明：1.角焊缝承载能力与外载荷的作用方向有关，2.受压力的能力比承受拉力大很多，约1.7倍，3.承受切力的能力最小，仅为承受拉力的75%左右，4

35、.所以按切力计算角焊缝强度比较安全但不够精确。5.正面角焊缝的破断面上只有s，（破断面上与焊缝垂直的正应力）和t（破断面上与焊缝垂直的切应力）的作用，它们的折合应力可按下式计算： s，破断面上与焊缝垂直的正应力t 破断面上与焊缝垂直的切应力1964年国际焊接学会公布了计算角焊缝折合应力的一般公式， t/ 破断面上与焊缝平行的切应力。1976年明确提出不考虑平行于焊缝的正应力s/，只考虑三种应力s，t，t/。（图4-74）上式修改为：式中：b是因母材屈服限ss而变的系数，ss=240N/mm2 , b=0.7 ;ss=360N/mm2 , b=0.85 ;其他钢种按ss值用插值法确定b值。例4-7 ： 教材P170T型接头沿角焊缝方向作用偏心力的静载强度计算。如图：最大应力在受拉边焊缝的端点，该最大应力按表4-2式18计算： 即： 角焊缝计算断面上的最大正应力和切应力为：由切力引起的平均切应力为