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1、第二节 焊接接头的静载强度计算 一、焊缝的符号及标注 焊缝符号是工程语言的一种，是用符号在焊接构造设计的图样中标注出焊缝形式、焊缝和坡口的尺寸及其她焊接规定。国内的焊缝符号是由国标GB/T3241988统一规定的。 1焊缝符号一般由基本符号与指引线构成。必要时还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。其具体内容如下： (1)常用焊接措施的代号GB/T51851985金属焊接及钎焊措施在图样上的表达代号规定了多种焊接措施用阿拉伯数字代号表达。常用焊接措施的数字代号见表4-2-1。表4-2-1常用焊接措施的数字代号焊接措施焊条电弧焊氧乙炔气焊钨极氩弧焊埋弧焊电渣焊熔化极气体保护焊数字代号11131
2、11411272MIG:惰性气体保护焊131MAG:活性气体保护焊135 (2)基本符号 基本符号是表达焊缝横截面形状的符号，见表4-2-2。表4-2-2基本符号不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表达，并加注焊缝有效厚度S。(3)辅助符号 辅助符号是表达焊缝表面形状特性的符号。如提出对焊缝表面形状和焊缝如何布置等规定，均可以用辅助符号表达（表4-2-3）。不需要确切地阐明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。辅助符号的应用示例，见表4-2-4。表4-2-3辅助符号表4-2-4辅助符号的应用示例 (4)补充符号 补充符号是为了补充阐明焊缝的某些特性而采用的符号，见表4-2-5表4-2-5 补充符
3、号（5）焊缝尺寸符号 焊缝尺寸符号见表4-2-6表4-2-6 焊缝尺寸符号示例 2焊缝符号在图样上的表达措施 一般箭头线相对焊缝的位置没有特殊规定，但在标注V、单边V、J等形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的焊件，如图4-34a、b所示。必要时，容许箭头弯折一次，如图4-34e所示。 基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。基准线一般应与图样的底边平行，但在特殊条件下亦可与底边垂直。 为了能在图样上确切的表达出焊缝的位置，特将基本符号相对基准线的位置作如下规定： 1)如焊缝在接头的箭头侧，则基本符号标在基准线的实线侧(图4-35a)。 2)如焊缝在接头的非箭头侧，则基本符号标在基准线的虚线
4、侧(图4-35b)。 3)标注对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线，如图435c.d。 必要时，基本符号可附带有尺寸符号及数据。焊缝尺寸符号及数据的标注原则为： 1)焊缝横截面的尺寸标在基本符号的左侧。 2)焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧。 3)坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧。 4)相似焊缝数量符号标在尾部。 5)当标注的尺寸数据较多又不易辨别时，可在数据前面加相应的尺寸符号。 当箭头线方向变化时，上述原则不变。 a) b) c) 图4-34箭头线的位置a)、b)箭头线指向带有坡口一俩的焊件 c)必要时容许弯折一次 a）b) c) d)图4-35基本符号相对基准线
5、的位置 a）焊缝在接头的箭头侧b)焊缝在接头的非箭头侧c)对称焊缝d）双面焊缝 焊缝尺寸符号及数据的标注原则如图4-36所示。图4-36焊缝尺寸的标注原则 3焊缝符号在图样上的辨认 (1)焊缝符号在图样上辨认的原则在图样上辨认焊缝的原则如下： 1)根据箭头线的指引方向理解焊缝在焊件上的位置。 2)看图样上焊件的构造形式（组焊焊件的相对位置）辨认出接头形式。 3)通过基本符号可以辨认焊缝（即焊缝的坡口）形式。4)在基本符号的上（下）方有坡口角度及装配间隙。(2)焊缝符号在图样上的辨认示例如表4-12所示。 表4-12焊缝符号在图样上的辨认示倒 焊缝形式 图样代号 备 注 ，二1_ V 心幻 7一
6、 单面坡口对接焊缝 L殳I（续） 二、焊接接头的静载强度计算 焊接构造中的所有焊缝，根据传递载荷的状况大体可分为两种，一种是焊缝与被连接板件以串联形式布置，如图4-37a、b所示，焊缝传递所有载荷，一旦焊缝断裂，则接头立即破坏，这种焊缝称为工作焊缝；另一种是焊缝与被连接板件以并联形式布置，如图4-37b、d所示，焊缝只传递很少载荷，重要在被连接板之间起联系作用，虽然焊缝断裂，焊接接头并不立即失效，这种焊缝称为联系焊缝。一般在焊缝设计中，只对工作焊缝进行强度计算，无需对联系焊缝进行计算。a) b)c） d)图4-37工作焊缝和联系焊缝a)、b)工作焊缝c）、d）联系焊缝 1焊接接头静载强度计算的
7、假设 由分析得知，在焊接接头中不仅存在有复杂的残存应力，并且工作应力分布也比较复杂，特别是T形接头及搭接接头的工作应力更为复杂，给接头强度计算带来很大的困难。因此在工程计算中常采用某些简化的假定。这些简化假定涉及： 1)焊接残存应力对于接头强度没有影响； 2)焊趾处和余高过渡区产生的应力集中对于接头静载强度没有影响； 3)焊接接头的工作应力分布均匀；4)正面角焊缝和侧面角焊缝的强度和刚度没有差别；5)焊脚尺寸对角焊缝强度没有影响；6)角焊缝都是在剪应力作用下破坏的；7)焊缝的工作截面为焊缝的最大高度面积。焊缝最大高度面积=焊缝最大高度口有效焊缝长度焊缝最大高度a的定义如图4-38所示。 2对接
8、接头静载强度计算 在设计对接接头静载强度时，一方面要拟定载荷，即应先找出最大载荷作用的焊缝位置，当承受最大载荷的焊缝位置一时难以拟定期，应作出必要的计算对比。 另一方面是分析焊缝所受载荷的大小和方向，并求出合力。随后是拟定焊缝横截面的最大高度和有效长度，求出焊缝有效工作截面(见图4-38)。 a=1 a= K1=K2时 a= 0.7K K1=K2时 a= 0.7K 焊脚设计KD=a，C3mm: E=KD；3c5mm:K=KD+c；c5m:插进垫片进行焊接图4-38焊缝最大高度a的定义对于不同板厚的对接接头（见图4-39）在多种受力状况下的应力计算公式如下：受拉时，拉应力l为：l=l(47) 受
9、压时，压应力a。为： a=a(48)图4-39对接接头受力状况 受剪时，切应力Q为： Q=Q (4-9) 受平面内弯曲（弯矩为M1）时，正应力M1为： M1=1 (4-10) 受平面外弯曲（弯矩为M2）时，正应力M2为： M2=1 (4-11)式中 1焊缝许用拉应力； a焊缝许用压应力； Q焊缝许用切应力。 3搭接接头静载强度计算 图4-40所示搭接接头在受拉、受压时的强度计算公式如下： 正面焊缝，如图4-40a所示，受拉、受压时，切应力为： =（4-12） 侧面焊缝，如图4-40b：所示，受拉、受压时，切应力为： = (4-13) 联合焊缝，如图4-40c所示，受拉、受压时，切应力为：图4-
10、40多种搭接接头受力状况a)正面搭接受拉或受压b)侧面搭接受拉或受压c)联合搭接受拉或受压 = (4-14)式中 正面焊缝和侧面焊缝的总长度。 例题：将100mm100mm10mm的角钢以角焊缝搭接在一块钢板上，如图4-41所示，试设计焊缝长度及其配备。图4-41角钢-平板搭接接头的焊缝计算和布置 解：从材料手册中查得该角钢断面积为S=19.20cm2，许用应力= 160MPa（16000N/cm2），焊缝许用切应力=1OOMPa(10000N/cm2)。 由这些参数求得最大外载荷F=S=19.20cm216000N/cm2= 307200N。 假定接头上各段焊缝都达到焊缝许用切应力，也就是工作应力=。若取焊脚K=10mm（等于角钢厚），并用焊条电弧焊焊接，则所需焊缝的总长应为： = =cm=43.9cm= 439mm 角钢的正面焊缝3= lOOmm，则两侧面焊缝的总长为339mm。根据材料手册查得钢的轴线位置el=28.3mm，e2=71.7mm，两侧面焊缝受力应满足下式：0.7K1 el=O.7K2 e2=或=则得 399/=100/28.3=96mm, =339=243mm最后取 =250mm，=100mm
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