焊接结构制造工艺及实施教学课件作者朱小兵焊接接头及强度计算课件.pptVIP

图1-15b T形（十字）接头的工作应力分布 （2）开坡口的T形（十字）接头的工作应力分布 　 图1-15b了解到应力集中明显下降，因此重 要坡口并焊透。 3、搭接接头的工作应力分布 图2-16是常见的搭接接头，该搭接角焊缝按受力方向可分为正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝。 正面角焊缝——焊缝与力的作用方向垂直的角焊缝； 侧面角焊缝——焊缝民力的作用方向相平行的角焊缝； 斜向角焊缝——介于两者之间的角焊缝称为斜向角焊缝。 图2-16　搭接接头角焊缝 　由图2-17可看到：该焊缝的应力分布很不均匀，焊趾B、焊根A有较大的应力集中； 　若要减小应力集中系数，可通过减小其夹角θ或增大熔深，焊透根部。 （1）正面角焊缝的工作应力分布 图2-17 正面搭接角焊缝的应力分布 （2）侧面角焊缝的工作应力分布 　　由图2-18可看到：最大应力在两端，中部应力最小，焊缝越长，应力分布越不均匀； 　　因此侧面角焊缝的 长度不得大于50K（K― 焊脚尺寸）。 图2-18 侧面角焊缝的工作应力分布 F1 F2 A A A— A τmax F1 F2 　既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头为联合角焊缝。 图2-19 联合角焊缝的应力分布 　图2-18 的侧面角焊缝的应力集中相当严重，当施焊正面的角焊缝后，其应力分布见图2-19，可看到应力集中得到改善，同时侧面的最大切应力有所降低，因此设计上多采用联合角焊缝。 （3）联合角焊缝的工作应力分布 （4）盖板接头中的工作应力分布 1）盖板侧面角焊缝的工作应力分布； 由图2-20a可看到盖板侧面的横截面正应力分布不均匀； 2）盖板侧、正面角焊缝的工作应力分布； 由图2-20b可看到增焊正面角焊缝后，其应力分布得到改善，应力集中明显降低，但在承受动载时结构的疲劳强度较低，因此盖板接头不能用于动载。 图2-20 加盖板接头应力分布 以上讨论的各种电弧焊接头都有不同程度的应力集中，但不是在所有情况下应力集中都会影响强度。 当材料具有足够的塑性，应力集中对静载强度没有影响。 原因由图2-21分析 可知：主要是接头在 塑性变形过程中能发 生应力均匀化。 图2-21 侧面搭接接头的 工作应力均匀变化 第三节　焊接接头的静载强度计算 一、工作焊缝和联系焊缝 1、工作焊缝: 　 指焊件上用于承受载荷的焊缝称为工作焊缝； 图2-22 a、b。 a)承载焊缝 b)非承载焊缝 2、联系焊缝: 指焊件上不直接承受载荷，只起到连接作用的焊缝称为联系焊缝；图2-22c、d。 二、焊接接头强度计算的假设 焊接接头的应力分布非常复杂，难以精确计算，一般采用假设简化计算，目前焊接接头静载强度计算常作如下的假设： 1）残余应力对接头强度没有影响； 2）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没有影响； 焊接接头及静载强度 本章主要讨论电弧焊接头的工作应力分布、静载强度计算，重点：应力集中、工作应力分布。 第一节 焊接接头的类型 一、焊接接头的组成 图2-1 熔焊焊接接头的组成 1—焊缝金属 2 —熔合区 3 —热影响区 4 —母材 对接接头断面图 搭接接头断面图 1.焊接接头的组成：由焊缝金属、熔合区、热影响区组成。 2.焊接接头的两个基本特征：不均匀性和应力集中。 3.影响焊接接头性能的主要因素主要有：接头形状不连续，焊接缺陷，残余应力、变形。 材质方面影响焊接接头性能的因素有：焊缝组织，焊缝化学成分，加工硬化等。 二、焊缝及焊接接头的基本形式 1、焊缝的基本形式 （1）对接焊缝 （图2-3解释） δ=1~3mm δ=3~8mm δ=3~26mm δ=12~60mm δ 12mm δ=20~60mm 对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，提高经济效益，通常考虑以下几个方面： 1）可焊到性或便于施焊；(实例解释) 2）降低焊接材料的消耗量(X、V形坡口)；( 用实例解释) 3）坡口易加工； 4）减小或控制焊接变形；(用实例解释) 坡口形式合理、工艺正确，可有效减小或控制变形。 按其截面形状可分为平角、凹角、凸角、不等腰角焊缝四种。 （2）角焊缝 平角 凹角 凸角 不等腰角 以上各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关： 静载时，母材塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响； 动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝承载能力低。 角焊缝开坡口有以下优点： 1）提高焊接效率，节约焊材；(仅为普通角焊缝的60%) 2）减小焊接变形。 2、焊接接头的基本形式 其基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头、角接接头，见图2-5。 图2-5 焊接接头的基本形