Сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные угловым швом

Конструирование шва упрощается, так как соединение осуществляется сваркой без подготовки кромок.

Соединение может быть нагружено произвольно направленными силами и моментами.

Обратите внимание, что условного деления швов на лобовые и фланговые для такого соединения не вводят, хотя при нагружении соединения сдвигающими силами и моментами такое деление можно ввести.

Швы тавровых соединений можно делать прерывистыми и непрерывными по всему сечению.

При расчетах тавровых соединений угловыми швами используют те же допущения, что и для нахлесточных соединений.

При действии на соединение изгибающих моментов М_х и М_y, возникают дополнительно напряжения, рассчитываемые так:

где W_х и W_y - осевые моменты сопротивления сечения шва относительно соответствующих осей.

Если на соединение действуют несколько силовых факторов, приведенных к центру тяжести стыка, то, применяя метод суперпозиции, определяют последовательно τ_Fx, τ_Fy, τ_Fz, τ_Mx, τ_My, τ_T, и суммируют для наиболее нагруженной зоны сварного стыка

где τ_Σ - суммарное наибольшее напряжение сечения шва,

Пользоваться упрощенной методикой расчета тавровых соединений угловыми швами не рекомендуется.

Обратите внимание, что в формуле для τ_Σ некоторые члены суммируются алгебраически, другие — геометрически.

Рассмотрим наиболее характерные случаи нагружения тавровых швов, которые могут встречаться также и в комбинациях.

Рис. 20

а) нагрузка моментом в плоскости шва

Если привариваемая деталь круглая (рис.20, а) (шов круг­лый кольцевой), то расчет шва проводится на кручение в коль­цевом сечении, расположенном под углом 45° к основанию шва.

где J_ρ - полярный момент инерции расчетного сечения;

J_ρ=0,1(D⁴-d⁴); D=d+2∙0,7K;

R - расстояние до наиболее удаленного от центра волокна, сечения шва.

Если сечение шва не круглое (рис.20, б), то оно всё же условно рассчитывается по уравнение кручения для круглых стержней. В этом случае принято пренебрегать возникающим при такой расчетной схеме короблением сечения и нелинейный характером эпюр напряжений:

где J_ρ - условный полярный момент инерции сечения;

- допускаемое напряжение кручения для наплавлен­ного металла шва.

Для указанного на рис. 20, б примера:

б) внецентренно приложенная нагрузка или нагрузка моментом (рис.21)

Рис. 21

Нагрузка состоит из изгибающего момента M = M₀ или M = Pl и перерезывающей силы Р (при нагрузке только моментом M₀ перерезывающая сила отсутствует).

Шов рассчитывается на изгиб и срез, но не по нормальным, а по касательным напряжениям в наклонных сечениях под углом 45° к основанию шва. Полное касательное напряжение равно векторной сумме напряжений от момента τ_m и перерезывающей силы τ_p

В данном примере

В любом случае для расчёта самых сложных сварных швов сначала необходимо привести силу и момент к шву и распределить их пропорционально несущей способности (длине) всех простых участков. Таким образом, любой сложный шов сводится к сумме простейших расчётных схем.

Существует множество других нагружений силами, изгибающими и крутящими моментами. Для каждого из случаев составляется свое условие прочности, которые здесь охватить невозможно.