33角焊缝连接的构造和计算ppt课件

1、3.3角焊缝衔接的构造和计算角焊缝衔接的构造和计算3.3.1 角焊缝的截面方式和强度角焊缝的截面方式和强度角焊缝按截面方式可分为：直角角焊缝普通、平坡、深熔焊角焊缝按截面方式可分为：直角角焊缝普通、平坡、深熔焊缝和斜角角焊缝。除管构造外，夹角大于缝和斜角角焊缝。除管构造外，夹角大于或小于或小于60的斜的斜角角焊缝不宜用作受力焊缝。角角焊缝不宜用作受力焊缝。 接受动力荷载的衔接中，宜采用平坡或深熔焊缝接受动力荷载的衔接中，宜采用平坡或深熔焊缝 第三章 钢构造的衔接2)端焊缝受力复杂端焊缝受力复杂,其各面均存在正应力和剪应力其各面均存在正应力和剪应力,且焊根且焊根处存在严重的应力集中，塑性差，但强

2、度高处存在严重的应力集中，塑性差，但强度高(是侧焊缝强是侧焊缝强度的度的1.351.55倍倍)。强度分析：实验证明：强度分析：实验证明：1) 侧焊缝以侧焊缝以45最小截面破坏居最小截面破坏居多，主要接受剪应力，其应力沿多，主要接受剪应力，其应力沿焊缝长度方向的分布不均匀焊缝长度方向的分布不均匀,呈呈两端大而中间小的形状。但塑性两端大而中间小的形状。但塑性好好,应力可重分布应力可重分布,因此在届临塑因此在届临塑性任务阶段，其应力分布的不均性任务阶段，其应力分布的不均匀景象渐趋缓和。匀景象渐趋缓和。3.3.1 3.3.1 角焊缝的截面方式和强度角焊缝的截面方式和强度第三章 钢构造的衔接3.3 角焊

3、缝衔接的构造和计算3)斜焊缝受力性能和强度介于侧焊缝和端焊缝之间。斜焊缝受力性能和强度介于侧焊缝和端焊缝之间。规范规定：在焊缝计算时以侧焊缝强度规范规定：在焊缝计算时以侧焊缝强度 为基准为基准wff3.3.1 3.3.1 角焊缝的截面方式和强度角焊缝的截面方式和强度3.3 角焊缝衔接的构造和计算第三章 钢构造的衔接3.3.2 角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求一一 对焊脚尺寸对焊脚尺寸 要求：要求：其中其中 最小焊脚尺寸：最小焊脚尺寸： ， 较厚板件的较厚板件的厚度。厚度。留意：假设留意：假设 , 取取 ； 对自动焊，取对自动焊，取 ； 对对T形单面焊，取形单面焊，取 。缘由：焊脚尺寸过小，焊缝

4、因冷却过快而产生裂痕，缘由：焊脚尺寸过小，焊缝因冷却过快而产生裂痕，不易焊透，为了保证焊缝的最小承载才干。不易焊透，为了保证焊缝的最小承载才干。 maxminfffhhh1min1.5 thf1tmmt4111.51minfth11.51minfth1minthffh第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算3.3.2 角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求最大焊脚尺寸：最大焊脚尺寸： ， 较薄板件的厚度。较薄板件的厚度。留意：对于贴着板边焊留意：对于贴着板边焊 当当t6mm时，时， 当当t6mm时，时， 缘由：以防止焊缝穿透较薄的焊件，而且焊缝冷却收缩将产缘由：以防止焊缝穿透较薄的焊件，而

5、且焊缝冷却收缩将产生较大的焊接剩余变形。生较大的焊接剩余变形。 2tt1-(12)t1hf1.2tminhf(当t16)(当t16)hfhft2t1t1t22fmax1.2ththmaxfmmth)21 (maxf第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算二二 对焊缝计算长度对焊缝计算长度 要求：要求：其中其中 焊缝最大计算长度：焊缝最大计算长度： 静荷静荷 动荷动荷缘由：侧缝应力沿长度分布不均匀，两端较中间大缘由：侧缝应力沿长度分布不均匀，两端较中间大，焊缝越长其差别也越大，太长时侧缝两端应力可，焊缝越长其差别也越大，太长时侧缝两端应力可先到达极限而破坏，此时焊缝中部还未充分发扬其先

6、到达极限而破坏，此时焊缝中部还未充分发扬其承载力，这种应力分布的不均匀性，对接受动力荷承载力，这种应力分布的不均匀性，对接受动力荷载的构件更加不利。超越部分在计算中不予思索。载的构件更加不利。超越部分在计算中不予思索。 假设内力沿角焊缝全长分布，那么计算长度不受此假设内力沿角焊缝全长分布，那么计算长度不受此限。限。 焊缝最小计算长度：焊缝最小计算长度： 且且缘由：长度过小会使杆件部分加热严重，且起弧、缘由：长度过小会使杆件部分加热严重，且起弧、落弧坑相距太近，加上一些能够产生的缺陷，使焊落弧坑相距太近，加上一些能够产生的缺陷，使焊缝不够可靠。缝不够可靠。 焊缝计算长度：每条实践长度减去焊缝计算

7、长度：每条实践长度减去2hf2hfwlmaxminwwwlllfwhl60maxfwhl8minmmh40f3.3.2 3.3.2 角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求fwhl40max3.3 角焊缝衔接的构造和计算第三章 钢构造的衔接三三 对绕角焊的要求对绕角焊的要求 当角焊缝的端部在构件转角处时，必需延续地作当角焊缝的端部在构件转角处时，必需延续地作长度为长度为 2 的绕角焊。的绕角焊。四四 对搭接长度的要求对搭接长度的要求 在搭接衔接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭在搭接衔接中，当仅采用正面角焊缝时，其搭接长度不得小于焊件较小厚度的接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于倍，并不得小于25

8、mm。五五 对仅用两条侧面角焊缝衔接时的要求对仅用两条侧面角焊缝衔接时的要求 当板件的端部仅有两侧面角焊缝衔接时，每条当板件的端部仅有两侧面角焊缝衔接时，每条侧面角焊缝长度侧面角焊缝长度l不宜小于两侧面角焊缝之间的间不宜小于两侧面角焊缝之间的间隔隔b；同时；同时b不宜大于不宜大于16t当当t12mm或或200mm当当t12mm，t为较薄焊件的厚度。不满足此规为较薄焊件的厚度。不满足此规定时，应加焊正面角焊缝，或加槽焊或加电铆钉。定时，应加焊正面角焊缝，或加槽焊或加电铆钉。 fh第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算bl第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算3.3.3 直

9、角角焊缝的计算直角角焊缝的计算一一 根本假定根本假定1一切角焊缝只接受剪应力，其强度设计值为一切角焊缝只接受剪应力，其强度设计值为 2焊缝计算截面为焊缝计算截面为45最小截面，有效高度最小截面，有效高度 面积为面积为 。二二 根本计算公式根本计算公式焊缝接受焊缝接受Nx、Ny，在有效截面上产生的应力，在有效截面上产生的应力可分解为三个方向应力，可分解为三个方向应力，即即 、 、wfwelhlh7 . 0wfffehh7 . 0wexxlhNweyylhNwezzlhN第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算xN为了便于计算，不计诸力的偏心作用，并以为有效截面上诸为了便于计算，不计诸力

10、的偏心作用，并以为有效截面上诸应力都是均匀分布的。应力都是均匀分布的。wfzyxyxf222)(2/313.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算wff3)( 32/22z/2/fx2/fx2/fy2/fywffyfxfyfxf3)2/2/(32/2/2/22第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算二二 根本计算公式根本计算公式如只需如只需Ny，那么，那么 其中：其中： 端焊缝受力总和；端焊缝受力总和； 侧焊缝受力总和；侧焊缝受力总和； 端焊缝强度提高系数，静载时为端焊缝强度提高系数，静载时为1.22，动载时为，动载时为1.0

11、。斜焊缝为。斜焊缝为22fffwfffff。3sin112第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算三三 几种典型的焊缝受力分析几种典型的焊缝受力分析 1焊缝受轴心拉力盖板衔接的端焊缝焊缝受轴心拉力盖板衔接的端焊缝2焊缝受轴心剪力盖板衔接的侧焊缝焊缝受轴心剪力盖板衔接的侧焊缝焊缝计算长度：每条实践长度减去焊缝计算长度：每条实践长度减去2hfwffwfflhN0.7NNhfNNhfNhfNNN3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算wfwfflhN0.73.3 角焊缝衔接的构造和计算第三章 钢构造的衔接3角钢衔接焊缝的计算角钢衔接焊缝的计算 角钢衔接焊缝普通可采用两面侧焊

12、，也可采用三面围焊或角钢衔接焊缝普通可采用两面侧焊，也可采用三面围焊或L形焊。其计算方法如下：形焊。其计算方法如下：角钢衔接肢背、肢尖焊缝的内力分配系数：角钢衔接肢背、肢尖焊缝的内力分配系数：e2e1hfhf2N 2121eeek2112eeek0.70.650.750.30.350.251k2k3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算两面侧焊：两面侧焊： 三面围焊：三面围焊： L形焊：形焊：wff1f1f1fhlhNk)2(0.721wfff2f2fhlhNk)2(0.7222e1e2hfhf2N wfffbhN1.220.7

13、23wfff1ffhlhNNk)(0.72231wfff2ffhlhNNk)(0.72232e2e1hfN 3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算02NNkN232NkkNNkN213112/第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算4焊缝受轴心拉力和轴心剪力共同作用焊缝受轴心拉力和轴心剪力共同作用wfNl0.7hNwfVl0.7hVwfVfNf22)()(NNVhf3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算5焊缝受弯矩作用焊缝受弯矩作用 6焊缝偏心受剪焊缝偏心受剪 wfwfflhM22. 10.762M

14、hfMwflhV0.7V2M0.76wflhVawfff2V2M)()(hfaV3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算7焊缝受焊缝受N 、M 、V 结协作用结协作用aahfbFwflhF0.7sinVwflhF0.7cosN2M0.7)sincos(6wflhaFbF2V2NM)()(f3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算32x0.7121)2(0.72bhbahIff232y)2(0.720.7122)(0.7xaahahxbhIfffyxTy)(IIxa

15、TyxTx2IIbTwfff2Tx2Ty)()()2(0.720.72bahaahxff8焊缝受扭矩作用焊缝受扭矩作用axbhfT 3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算9围焊缝受偏心剪力围焊缝受偏心剪力扭矩剪力扭矩剪力sin,cosyxFFFF)(2yxxcFbFT)(20.7)2(0.7xNyVbahFbahFff，yxTyyxTx)(2IIxaTIIbTwfff2TxN2TyV)()(bFachfx3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算四四 计算步骤计算

16、步骤 1 1求出同一平面焊缝群的形心；求出同一平面焊缝群的形心； 2 2将荷载向形心简化，找出最不利位置；将荷载向形心简化，找出最不利位置； 3 3分别求出各荷载分量在最不利位置产生的应分别求出各荷载分量在最不利位置产生的应力；力； 4 4区分侧焊缝受力与端焊缝受力，视荷载种类区分侧焊缝受力与端焊缝受力，视荷载种类静荷或动荷代入公式，进展计算。静荷或动荷代入公式，进展计算。3.3.3 3.3.3 直角角焊缝的计算直角角焊缝的计算第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算 3.3.4 斜角角焊缝的计算斜角角焊缝的计算 斜角角焊缝普通用于腹板倾斜的斜角角焊缝普通用于腹板倾斜的T形接头，采用

17、与形接头，采用与直角角焊缝一样的计算公式进展计算，但一直角角焊缝一样的计算公式进展计算，但一概概 。0 . 1f2cos5 . 11356000fehhmm且根部间隙2coscos55 . 11356000根部间隙但且根部间隙fehhmmmm第三章 钢构造的衔接3.3 角焊缝衔接的构造和计算3.4 对接焊缝衔接的构造和计算对接焊缝衔接的构造和计算3.4.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造一一 对接焊缝的坡口方式对接焊缝的坡口方式 对接焊缝的坡口方式与焊件的厚度有关，普通可分为：对接焊缝的坡口方式与焊件的厚度有关，普通可分为： I型垂直坡口，适于厚度很小的焊件；型垂直坡口，适于厚度很小的焊件； V

18、型、单面型、单面V型适于普通厚度的焊件；型适于普通厚度的焊件； U型、单面型、单面U型、型、X型、型、K型适于较厚的焊件。型适于较厚的焊件。第三章 钢构造的衔接3.4 对接焊缝衔接的构造和计算二二. 引弧板引弧板 在焊缝的起灭弧处，为消除其焊接缺陷，施焊时需设置引在焊缝的起灭弧处，为消除其焊接缺陷，施焊时需设置引弧板。当不便设置引弧板时，计算中每条焊缝的计算长度取弧板。当不便设置引弧板时，计算中每条焊缝的计算长度取实践长度减实践长度减2tt为较薄构件的厚度。为较薄构件的厚度。三三. 对不同宽度或不同厚度的要求对不同宽度或不同厚度的要求 对不同宽度或不同厚度相差对不同宽度或不同厚度相差4mm以上

19、的焊件，为使截以上的焊件，为使截面过渡和缓，减小应力集中，要求坡度不大于面过渡和缓，减小应力集中，要求坡度不大于1: 3.4.1 对接焊缝的构造对接焊缝的构造第三章 钢构造的衔接3.4 对接焊缝衔接的构造和计算3.4.2 3.4.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 对接焊缝分焊透和部分焊透两种。对接焊缝分焊透和部分焊透两种。 焊透的对接焊缝的计算焊透的对接焊缝的计算 由于对接焊缝是焊件截面的组成部分，焊缝中的应力分布由于对接焊缝是焊件截面的组成部分，焊缝中的应力分布情况根本上与焊件原来的情况一样。所以，对接焊缝的强度情况根本上与焊件原来的情况一样。所以，对接焊缝的强

20、度计算方法与构件截面强度计算一样。计算方法与构件截面强度计算一样。 1轴心受拉压轴心受拉压 式中式中 对接衔接中较小的厚度，忽略焊缝起鼓；对接衔接中较小的厚度，忽略焊缝起鼓； 对接焊缝抗拉强度；对接焊缝抗拉强度； 对接焊缝抗压强度；对接焊缝抗压强度； 焊缝的计算长度实践长度减去焊缝的计算长度实践长度减去2t，假设，假设加引弧板加引弧板,那么焊缝的计算长度即为板宽。那么焊缝的计算长度即为板宽。)()/(minwwcwtfftlNmintwtfwcfwl第三章 钢构造的衔接3.4 对接焊缝衔接的构造和计算因此经过一、二级检验的对接焊缝因此经过一、二级检验的对接焊缝的强度可以以为与母材等强度，连的强

21、度可以以为与母材等强度，连接不用验算；而仅经过三级检验的接不用验算；而仅经过三级检验的焊缝，焊缝， ,需求如上验算。需求如上验算。假设阅历算强度不够，可采用斜焊缝；当假设阅历算强度不够，可采用斜焊缝；当a/b1.5时，可以不时，可以不验算。验算。 2弯剪共同作用弯剪共同作用 受拉区腹板与翼缘的交界处受拉区腹板与翼缘的交界处 其中其中wcff85. 0wtbawtxfWM/maxwvwxftI/VS)(maxmaxwtf1 . 132121zshh0max1wx11tIVS第三章 钢构造的衔接3.4 对接焊缝衔接的构造和计算3.4.2 3.4.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算 部分焊透的对接焊缝

22、的强度部分焊透的对接焊缝的强度计算，应按直角角焊缝的计算计算，应按直角角焊缝的计算方法进展，但取方法进展，但取 =1.0 =1.0。其有。其有效厚度确实定方法见教材。效厚度确实定方法见教材。 部分焊透的对接焊缝部分焊透的对接焊缝 当受力很小，焊缝主要起联络作用；或焊缝受力虽然较当受力很小，焊缝主要起联络作用；或焊缝受力虽然较大，但采用焊透的对接焊缝将使强度不能充分发扬时，可大，但采用焊透的对接焊缝将使强度不能充分发扬时，可采用不焊透的对接焊缝。比如用四块较厚的板焊成箱形截采用不焊透的对接焊缝。比如用四块较厚的板焊成箱形截面的轴心受压构件，显然用图面的轴心受压构件，显然用图 (a

23、)所示的焊透对接焊缝是不所示的焊透对接焊缝是不用要的；如采用角焊缝用要的；如采用角焊缝 (b)，外形又不平整；采用不焊透的，外形又不平整；采用不焊透的对接焊缝对接焊缝(c)，可以省工省问，较为美观大方。，可以省工省问，较为美观大方。f第三章 钢构造的衔接3.4 对接焊缝衔接的构造和计算3.4.2 3.4.2 对接焊缝的计算对接焊缝的计算3.5 焊接剩余应力和剩余变形焊接剩余应力和剩余变形3.5.1 焊接剩余应力焊接剩余应力1.成因成因: 由于不均匀分布的由于不均匀分布的温度场，同时存在部分高温度场，同时存在部分高温，加上纤维间的相互约温，加上纤维间的相互约束，便产生了焊接剩余应束，便产生了焊接

24、剩余应力。由于约束程度不同，力。由于约束程度不同，一部分剩余应力会以剩余一部分剩余应力会以剩余变形的方式释放出来。变形的方式释放出来。2. 2. 特点特点: : 自相平衡力系。自相平衡力系。3. 3. 分类分类: : 可分纵向焊接剩余应力、横向焊接剩余应力和可分纵向焊接剩余应力、横向焊接剩余应力和厚度方向焊接剩余应力。厚度方向焊接剩余应力。第三章 钢构造的衔接3.5 焊接剩余应力和剩余变形3.5.1焊接剩余应力焊接剩余应力(1)(1)纵向焊接剩余应力纵向焊接剩余应力 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及

25、附近温度最高，达焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度最高，达16001600以上，其临近区域那么温度急剧下降。以上，其临近区域那么温度急剧下降。 不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，高温处的钢材膨胀不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，高温处的钢材膨胀最大，但遭到两侧温度较低、膨胀较小的钢材的限制，产生最大，但遭到两侧温度较低、膨胀较小的钢材的限制，产生了热形状塑性紧缩。焊缝冷却时，被塑性紧缩的焊缝区趋向了热形状塑性紧缩。焊缝冷却时，被塑性紧缩的焊缝区趋向于缩得比原始长度稍短，这种缩短变形遭到两侧钢材的限制，于缩得比原始长度稍短，这种缩短变形遭到两侧钢材的限制，使焊缝区产生纵向拉应力。在低碳钢和低合

26、金钢中，这种拉使焊缝区产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常会到达钢材的屈服强度。应力经常会到达钢材的屈服强度。 第三章 钢构造的衔接3.5 焊接剩余应力和剩余变形3.5.1 焊接剩余应力焊接剩余应力(2)横向焊接剩余应力横向焊接剩余应力 横向剩余应力产生的缘由有二：一是由于焊缝纵向收缩，横向剩余应力产生的缘由有二：一是由于焊缝纵向收缩，两块钢板趋向于构成反方向的弯曲变形，但实践上焊缝将两两块钢板趋向于构成反方向的弯曲变形，但实践上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是在焊缝中部产生横向拉应块钢板连成整体，不能分开，于是在焊缝中部产生横向拉应力，而在两端产生横向压应力。二是焊缝在

27、施焊过程中，先力，而在两端产生横向压应力。二是焊缝在施焊过程中，先后冷却的时间不同，先焊的焊缝曾经凝固，且具有一定的强后冷却的时间不同，先焊的焊缝曾经凝固，且具有一定的强度，会阻止后焊焊缝在横向的自在膨胀，使其发生横向的塑度，会阻止后焊焊缝在横向的自在膨胀，使其发生横向的塑性紧缩变形。领先焊部分冷却时，中间焊缝部分逐渐冷却，性紧缩变形。领先焊部分冷却时，中间焊缝部分逐渐冷却，后焊部分开场冷却。后焊焊缝的收缩遭到已凝固的焊缝限制后焊部分开场冷却。后焊焊缝的收缩遭到已凝固的焊缝限制而产生横向拉应力，同时在先焊部分的焊缝内产生横向压应而产生横向拉应力，同时在先焊部分的焊缝内产生横向压应力。由杠杆原理

28、知，横向剩余应力分布。力。由杠杆原理知，横向剩余应力分布。(3)厚度方向焊接剩余应力厚度方向焊接剩余应力第三章 钢构造的衔接3.5 焊接剩余应力和剩余变形3.5.2 焊接剩余应力对构件任务的影响焊接剩余应力对构件任务的影响 1对强度无影响对强度无影响 2降低构件的刚度降低构件的刚度 3降低构件的稳定承载力降低构件的稳定承载力 由于刚度降低，有效截面减小，过早地进入弹塑性区，弹由于刚度降低，有效截面减小，过早地进入弹塑性区，弹性模量降低，所以稳定承载力降低性模量降低，所以稳定承载力降低 4降低构件的疲劳强度降低构件的疲劳强度剩余应力的存在，加快了疲劳裂纹的开展速度剩余应力的存在，加快了疲劳裂纹的开展速度 双向三向