Работа и расчет сварных соединений с угловыми швами.

Угловыми швами выполняются соединения внахлестку, и они могут быть как фланговыми, так и лобовыми.

Фланговые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого элемента параллельно действующему усилию, вызывают большую неравномерность распределения напряжений по ширине соединения. Неравномерно работают они и по длине, так как помимо непосредственной передачи усилия с элемента на элемент концы шва испытывают дополнительные усилия вследствие разной напряженности и неодинаковых деформаций соединяемых элементов в области шва.

Неравномерность работы шва по длине заставляет ограничивать расчетную длину шва на величину не менее 4kш, или 40 мм и не более 85kш (за исключением швов, в которых усилие возникает на всем протяжении шва, например поясные швы в балках).

Таким образом фланговый шов, сильно меняющий силовой поток, вызывает значительную неравномерность распределения напряжений в соединении. В соответствии с характером передачи усилий фланговые швы работают одновременно на срез и изгиб. Разрушение шва обычно начинается с конца и может происходить как по металлу шва, так и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва, особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Лобовые швы передают усилия равномерно по ширине элемента, но крайне неравномерно по толщине шва вследствие резкого искривления силового потока при переходе усилия с одного элемента на другой. Особенно велики напряжения в корне шва. Уменьшение концентрации напряжений в соединении может быть достигнуто плавным примыканием привариваемой детали, механической обработкой (сглаживанием) поверхности шва и конца накладки, увеличением пологости шва (например, шов с соот-ношением катетов 1: 1,5), применением вогнутого шва и увеличением глубины проплавления.

Эти приемы уменьшения концентрации напряжений в соединении особенно желательно применять в конструкциях, работающих на переменные нагрузки и при низкой температуре.

Разрушение лобовых швов от совместного действия осевых, изгибных и срезывающих напряжений, возникающих при работе соединения, происходит аналогично фланговым швам по двум сечениям.

Ввиду сложности действительной работы угловых швов расчет их носит условный характер и хорошо подтвержден экспериментальными данными. Они рассчитываются независимо от ориентации шва по отношению к действующему усилию (фланговые и лобовые); усилие принимается равномерно распределенным вдоль шва и рассматривается возможность разрушения шва от условного среза по одному из двух сечений.

По металлу шва:

(5.6)

По основному металлу по границе его сплавления с М'Лаллом шва:

(5.7)

где k ш – катет шва, β ш и β c – коэффициенты глубины шва, принимаемые в зависимости от вида сварки и положения шва для сталей с пределом текучести

σ r ≤ 580 МПа; l ш – расчетная длина шва, принимаемая меньше его фактической

длины на 10 мм за счет непровара и кратера на концах шва; св yc γ и св yш γ –

коэффициенты условий работы сварного соединения, равные 1 для соединений,

работающих при отрицательной температуре более -40С; св yш R – расчетное

сопротивление срезу (условному) металла шва; св yc R – расчетное сопротивление

срезу (условному) металла границы сплавления шва, принимаемое равным H B R.

При расчете следует предварительно определить, какая из двух проверок- по металлу шва или по металлу границы сплавления - будет иметь решающее значение, для чего надо сравнить произведения и; меньшее из них будет иметь решающее значение.

Часто удобнее определять необходимую длину швов, задаваясь их толщиной k ш.

(5.8)

В соединениях обычно толщину швов k ш задают равной меньшей из толщин соединяемых элементов, а расчетная длина швов соединения равна сумме расчетных длин двух швов.

Если l ш, полученное по формуле (5.8), превышает допустимую расчетную длину шва в 85kШ, то приходится определять уже не длину, а толщину шва k ш исходя из его возможной расчетной длины:

При действии силы на "фасонку", прикрепленную двумя угловыми швами к элементу, на швы будут действовать сдвигающая сила и изгибающий момент. Напряжения от силы сдвига и момента, действующие на одну площадку, но в перпендикулярных направлениях должны геометрически суммироваться.

По металлу шва

(5.10)

По металлу границы сплавления

(5.11)

При прикреплении угловыми швами несимметричных профилей, например уголков, желательно, чтобы линия действия усилия проходила через центр тяжести соединения, т. е. площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента.

Таким образом, при общей требуемой площади швов

(5.12)

Площадь большего шва на "обушке" уголка

(5.13)

Площадь меньшего шва на "пере" уголка

Дата добавления: 2015-09-06