焊缝螺栓连接计算课件.pptx
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- 焊缝 螺栓 连接 计算 课件
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1、(a a)焊接连接;()焊接连接;(b b)铆钉连接;()铆钉连接;(c c)螺栓连接)螺栓连接 表表1 1 三种连接方法优缺点三种连接方法优缺点 一、焊接方法一、焊接方法 分类:分类:电弧焊、气焊和电阻焊等电弧焊、气焊和电阻焊等 原理:原理:利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材局部利用电弧产生的热能使连接处的焊件钢材局部熔熔化化,并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液,冷却后共同,并添加焊接时由焊条或焊丝熔化的钢液,冷却后共同形成焊缝使两焊件连成一体。形成焊缝使两焊件连成一体。 焊缝与空气的隔离:焊缝与空气的隔离:焊接过程中如果焊缝直接与空气接焊接过程中如果焊缝直接与空气接触,那么空气中的氧、氮
2、等气体会进入焊缝而使焊缝变脆。触,那么空气中的氧、氮等气体会进入焊缝而使焊缝变脆。1 1、手工电弧焊:、手工电弧焊:u 原理:原理:u 特点:适用于各种焊接位置特点:适用于各种焊接位置u 药皮:药皮:u 焊条型号与焊件母材钢号的匹配:焊条型号与焊件母材钢号的匹配: Q235Q235(E43E43型焊条)型焊条) Q345Q345(E50E50型焊条)型焊条) Q390Q390和和Q420Q420(E55E55型焊条);型焊条);不同强度钢材焊接的焊条选择?不同强度钢材焊接的焊条选择?2 2、自动(半自动)埋弧焊:、自动(半自动)埋弧焊:u 特点:效率高,熔化深度大、质量好,塑性韧性好,特点:效
3、率高,熔化深度大、质量好,塑性韧性好,焊接变形小,热影响区范围小;焊接变形小,热影响区范围小;适用于长而直的焊缝适用于长而直的焊缝u 焊剂层:焊剂层:3 3、气体保护焊:、气体保护焊:u 原理同埋弧焊,只是改用利用原理同埋弧焊,只是改用利用CO2作为保护介质;作为保护介质;u 速度快,焊件熔深大、焊接质量好;速度快,焊件熔深大、焊接质量好;u 周围风速不能太大。周围风速不能太大。4 4、电阻焊、电阻焊:u 原理:利用电流通过焊件接触点表面的电阻产生的热量原理:利用电流通过焊件接触点表面的电阻产生的热量来熔化金属,再通过压力使其熔合。来熔化金属,再通过压力使其熔合。u 焊接厚度焊接厚度6mm6m
4、m时时,h hf f t t (1(12)mm2)mm。2 2、焊缝长度、焊缝长度 l lw wu 太短:太短:使焊缝起弧点和落弧点太近,使焊缝起弧点和落弧点太近,焊缝端部易坍塌;焊缝端部易坍塌; 不宜小于不宜小于8 8h hf f或或40 mm40 mm u 太长:太长:侧面角焊缝沿长度方向应力分布不均,两端大中侧面角焊缝沿长度方向应力分布不均,两端大中 间小,过长则可能使两端先破坏;间小,过长则可能使两端先破坏; 不宜大于60hf3 3、其他构造要求:、其他构造要求:P42-43P42-43wff3)( 32/22fxfxefyfyefzfze, , NAVAVAfxfy/2/2fyfx/
5、fz/2/2, fyfx/fz/2/2, 22w2ffxfyfzfyfx33/2/2/2/2f可得角焊缝计算的基本公式为可得角焊缝计算的基本公式为222wfxfyfxfyfzf2()3f仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时wfewf/()Nhlf仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时wfewff/()Nhlf同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时22wffff/fwfewff/()Nhlfwfewf/()Nhlfwfewff/()Nhlf(二)受轴心力作用的拼接板连接(二)受轴心力作用的拼接板连
6、接1 1、仅侧面角焊缝、仅侧面角焊缝wffewNfhl wfewNfhl 强度验算:强度验算:承载力验算:承载力验算:算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板采用上下两块盖板(板的板采用上下两块盖板(板厚厚t t8mm8mm)连接,钢材采用)连接,钢材采用Q235Q235,手工焊,焊条,手工焊,焊条E43E43,承,承受静态轴心力受静态轴心力N N500KN500KN,已知端缝长度为,已知端缝长度为Lw1Lw1400mm400mm,侧缝长度为侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm,根据下列情况设计焊缝:,根据下列情况设计焊缝:(1 1)仅有侧面角焊缝;)仅
7、有侧面角焊缝;(2 2)仅有正面角焊缝;)仅有正面角焊缝;解:解:根据构造要求焊角尺寸根据构造要求焊角尺寸 hf hf 1.2x81.2x8 t-(1t-(12)2)所以取所以取hf=6mmhf=6mm1.514(1 1)仅有侧面角焊缝;)仅有侧面角焊缝;few3w2f50010103160 N/mm0.76430026Nhlf (二)受轴心力作用的拼接板连接(二)受轴心力作用的拼接板连接2 2、仅正面角焊缝、仅正面角焊缝wfffewNfhl wfewfNfhl 强度验算:强度验算:承载力验算:承载力验算:算例算例1 1 如图所示两块板厚如图所示两块板厚t t14mm14mm的板采用上下两块盖
8、板(板的板采用上下两块盖板(板厚厚t t8mm8mm)连接,钢材采用)连接,钢材采用Q235Q235,手工焊,焊条,手工焊,焊条E43E43,承,承受静态轴心力受静态轴心力N N500KN500KN,已知端缝长度为,已知端缝长度为Lw1Lw1400mm400mm,侧缝长度为侧缝长度为Lw2Lw2300mm300mm,根据下列情况设计焊缝:,根据下列情况设计焊缝:(1 1)仅有侧面角焊缝;)仅有侧面角焊缝;(2 2)仅有正面角焊缝;)仅有正面角焊缝;解:解:根据构造要求焊角尺寸根据构造要求焊角尺寸 hf hf 1.2x81.2x8 t-(1t-(12)2)所以取所以取hf=6mmhf=6mm1.
9、514(2 2)仅有正面角焊缝;)仅有正面角焊缝;few3w2f500101531.22195 N/mm0.76240026Nhlf 3、三面围焊时:三面围焊时:先计算正面角焊缝受力先计算正面角焊缝受力N N1 1,剩余的,剩余的N N- -N N1 1由侧面角焊缝承担由侧面角焊缝承担。(一般采用连续焊接,即。(一般采用连续焊接,即hfhf相等)相等)1 1)正面角焊缝承担内力)正面角焊缝承担内力N1N1 :w1ffe1wNfhl 2 2)剩余的剩余的N-N1N-N1由侧面角焊缝由侧面角焊缝承担承担:w1ffew2NNfhl w1few2NNfhl (三)受轴心力作用的角钢连接(三)受轴心力作
10、用的角钢连接1 1、当用侧面角焊缝连接时、当用侧面角焊缝连接时: :两面侧焊两面侧焊肢背 N1=e2 N /(e1+e2)=K1 N 肢尖 N2=e1 N /(e1+e2)=K2 N 肢背、肢尖焊缝强度验算肢背、肢尖焊缝强度验算w2f2few2Nfhl w1f1few1Nfhl 2 2、三面围焊时:、三面围焊时:先计算正面角焊缝受力先计算正面角焊缝受力N N3 3,剩余的,剩余的N N- -N N3 3由由侧面角焊缝承担。侧面角焊缝承担。 1)正面角焊缝承担的力正面角焊缝承担的力 N3 =0.7hflw3f ffw2)侧面角焊缝承担的力侧面角焊缝承担的力 肢背 N1 =e2 N /(e1+e2
11、)N3 /2=K1 NN3 /2 肢尖 N2 =e1 N /(e1+e2)N3 /2=K2NN3 /2 3 3)肢背、肢尖焊缝强度验算肢背、肢尖焊缝强度验算w2f2few2Nfhl w1f1few1Nfhl 算例算例2 2 如图所示某桁架腹杆采用角钢如图所示某桁架腹杆采用角钢2L140X102L140X10,用角焊缝三面,用角焊缝三面围焊与节点板连接,钢材采用围焊与节点板连接,钢材采用Q235Q235,手工焊,焊条,手工焊,焊条E43E43,承受静态轴心力承受静态轴心力N N1170KN1170KN,已知焊角尺寸,已知焊角尺寸hfhf8mm8mm,肢,肢背焊缝长度背焊缝长度Lw1Lw1400m
12、m400mm,肢尖焊缝长度,肢尖焊缝长度Lw2Lw2250mm250mm,验,验算焊缝连接是否安全:算焊缝连接是否安全:1)正面角焊缝承担的力)正面角焊缝承担的力 N3 = 0.7hflw3f ffw 0.7x8x140 x2x1.22x160306kN2)肢背受力:)肢背受力:3) 肢尖受力:肢尖受力:N1 =K1 NN3 /2 0.7x1170-306/2=666kN0.7x8x2x(400-8)x160=702kNN2 =K2NN3 /20.3x1170-306/2=198kN0.7x8x2x(250-8)x160=434kN(四)弯矩作用下的焊缝强度计算(四)弯矩作用下的焊缝强度计算w
13、fffwMfW1 1、确定焊缝有效截面;、确定焊缝有效截面;2 2、计算焊缝的有效截面模量;、计算焊缝的有效截面模量;3 3、计算弯曲正应力:、计算弯曲正应力:(五)弯矩、剪力和轴心力共同作用(五)弯矩、剪力和轴心力共同作用MVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMN2V2wAAAff()()fMVNAAAwewew; ; MVNWhlhlMVNAAAwewew; ; MVNWhlhl算例算例3 3验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材采用验算如图所示牛腿与钢柱连接角焊缝强度。钢材采用Q235Q235,手工焊,焊条,手工焊,焊条E43E43,N300KN,V200KN,e e100m
14、m100mm,已知焊角尺寸,已知焊角尺寸hfhf8mm8mm,焊缝长度,焊缝长度LwLw400mm400mm。3V2Aew200 1046.5N/mm0.78240028Vhl 剪力剪力V V产生产生弯矩弯矩M MVeVe产生产生3M2A2w200 1010076.6N/mm20.78400286VeW 轴力轴力N N产生产生3N2Aew300 1069.8N/mm0.78240028Nhl 2MN2V222wAAAff76.669.8()()46.5128.7 N/mm1.22f焊缝强度验算:焊缝强度验算:(六)扭矩作用下的焊缝(六)扭矩作用下的焊缝 基本假定基本假定 (1 1)被连接构件是
15、绝对刚)被连接构件是绝对刚性的,而焊缝则是弹性的;性的,而焊缝则是弹性的;(2 2)被连接板件绕角焊缝)被连接板件绕角焊缝有效截面形心有效截面形心o o旋转,角焊旋转,角焊缝上任一点的应力方向垂直缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心于该点与形心o o的连线,应的连线,应力的大小与其距离力的大小与其距离r r的大小的大小成正比。成正比。 AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJu 基本步骤:基本步骤:(1 1)求解)求解J JIxIxIyIy; 焊缝形心求解;焊缝形心求解;(2 2)求解扭转应力)求解扭转应力(3 3)求解垂直于和平行于焊缝长度方向的应力分量:)求解垂直于和平行
16、于焊缝长度方向的应力分量:(4 4)代入角焊缝强度验算公式:)代入角焊缝强度验算公式:AAxy; T rJIIJAyTAxTrJTAxAyTrJ22wff/f (七)扭矩、剪力和轴心力共同作用(七)扭矩、剪力和轴心力共同作用yVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()fu 角焊缝计算思路:角焊缝计算思路:1 1、根据荷载情况明确角焊缝参数,包括焊角尺寸、根据荷载情况明确角焊缝参数,包括焊角尺寸hfhf、焊缝、焊缝长度长度lwlw、截面模量、截面模量w w、惯性矩等;、惯性矩等;2 2、分别求解各种荷载工况下的截面应力;、分别求解各种荷载
17、工况下的截面应力;3 3、求解垂直于截面和平行于截面应力,应力合成,代入计、求解垂直于截面和平行于截面应力,应力合成,代入计算公式算公式22wffff/f算例算例4 4:p54p54,例,例3 35 5(二)焊透对接焊缝:(二)焊透对接焊缝:厚度与焊件相同,焊件截面(如果厚度与焊件相同,焊件截面(如果厚度不一则取薄板截面)厚度不一则取薄板截面)(1 1)轴心受力的对接焊缝)轴心受力的对接焊缝 N(lwt)fwt或fwc(2 2)受弯、受剪的对接焊缝计算)受弯、受剪的对接焊缝计算 最大应力值验算最大应力值验算max MWw fwt maxVS(Iwt) fwV焊缝为矩形截面焊缝为矩形截面wffw
18、tzsf1 . 132B2B焊缝为工字形截面焊缝为工字形截面 折算应力验算折算应力验算 考虑到最大折算应力只发生在局部个别点,所以将强度考虑到最大折算应力只发生在局部个别点,所以将强度设计值适当提高设计值适当提高1010。-320 x20320 x20-320 x20320 x20-1160 x101160 x10算例算例5 5如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼接焊缝,如图所示焊接工字形梁仅在腹板上设一道对接拼接焊缝,钢材采用钢材采用Q345Q345,手工焊,焊条,手工焊,焊条E50E50,拼接处弯矩,拼接处弯矩M M2600kNm2600kNm,剪力,剪力V V244kN244kN,
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