Расчет сварных стыковых соединений

Швы этих соединений работают на растяжение или сжатие в зависи­мости от направления действующей нагрузки (рис.18, а и б). Основ­ным критерием работоспособности стыковых швов является их прочность.

Сварные соединения встык являются наиболее рациональными, приближающими по форме и прочности составные детали к целому изделию.

При хорошем качестве провара шва стык обеспечивает состояние, близкое к равнопрочности сварного шва и детали при статическом нагружении.

Предполагают, и это подтверждают испытания, - что при нагружении шов разрушается в зоне термического влияния.

Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок детали, в котором в результате нагрева при сварке изменяются механические свойства металла. Практикой установлено, что при качественном выполнении сварки разрушение соединения стальных деталей происходит преимущественно в зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности стыкового соединения принято выполнять по размерам сечения деталей в этой зоне.

Предполагают, что шов по длине нагружен равномерно, поэтому длину ограничивают шириной свариваемых деталей.

Распределение напряжений по толщине шва — неравномерное.

Стыковые швы могут воспринимать произвольно направленные нагрузки и моменты.

При конструировании стыковых швов необходимо решить вопрос о способе разделки кромок и в соответствии с этим выбрать буквенно-цифровое обозначение шва.

При действии на соединение нескольких силовых факторов применяют метод независимости действия сил (метод суперпозиции), т.е. определяют напряжение от каждого силового фактора отдельно, а затем расчет ведут по эквивалентным напряжениям: обычно — по четвертой теории прочности:

где σ_Σ - наибольшее суммарное нормальное напряжение в шве

τ_Σ - наибольшее суммарное касательное напряжение в шве

[σ]_p - допускаемое напряжение для сварного шва.

Рис. 18. К расчету стыковых соединений

Проверочный расчет прочности шва на растяжение.

Условие прочности:

где — расчетноеи допускаемое напряжения на растяжение для шва (табл.5); F — нагрузка, действующая на шов; δ — толщина детали (толщину шва принимают равной толщине детали); l _ш — длина шва.

Проектировочный расчет. Целью этого расчета является определение длины шва.

Исходя из основного условия прочности (2), длину стыкового шва при действии растягивающей силы определяют по формуле

Таблица 5. Допускаемые напряжения для сварных соединений деталей из низко- и среднеуглеродистых

сталей при статической нагрузке