Разное 0 comments

Онлайн расчет сварного шва на прочность: Расчет сварного шва на прочность онлайн калькулятор

Posted on By alexxlab

Содержание

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.
LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Расчет на прочность сварных соединений

В конструкциях из металла зачастую необходимо соединить между собой отдельные детали, для того чтобы это осуществить прибегают к использованию сварных швов. Это один из самых простых и недорогих способов, отличающийся высоким качеством. Параметры у каждого сварного соединения разные, все зависит от используемого металла, его толщины и т.д. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо произвести индивидуальный расчет на прочность сварных соединений. Эти вычисления помогут выявить характеристики сварного шва на данный момент.

Содержание статьи

  • Общие сведения
  • Расчет сварных швов на прочность
    • Стыковые швы
    • Угловые швы
  • Рассмотрим примеры.

Общие сведения

Как уже отмечалось, сварные швы являются одними из самых прочных среди существующих неразъемных соединений. Они возникают в результате воздействия сил молекулярного сцепления, которое является результатом сильного нагрева до расплавления деталей в месте их сцепления или нагрева деталей до пластического состояния, посредством механического усилия.

Несмотря на прочность и надежность сварного шва, у подобного соединения выделяется и ряд недочетов: из-за того, что нагревается и охлаждается соединение неравномерно, может наблюдаться остаточное напряжение. Помимо этого, в процессе сварки могут образовываться некоторые дефекты, например, трещины или непровары. Все это негативно сказывается на прочности сварных соединений.

Первоначальный расчет сварных швов на прочность производят на этапе составления проекта. Этому моменту стоит уделить особое внимание, поскольку важно выбрать материалы, которые будут надежными и прочными и смогут выдержать определенные нагрузки.

Если произвести верный расчет на прочность получившегося шва, то можно определить необходимое количество расходуемого материала.

Расчет сварных швов на прочность

Для того, чтобы произвести расчет сварных соединений и вычислить коэффициент прочности сварного шва, надо произвести точный замер всех показателей (форма, размер, положение в пространстве).

Осуществить сварку можно разными способами. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются следующие виды сварки:

  • электрическая, которая в свою очередь подразделяется на дуговую и контактную,
  • газовая.

Также выделяются: ручная, полуавтоматическая, автоматическая сварка.

Учитывая тот фактор, каким образом размещаются элементы, которые подвергаются сварке, выделяются такие типы соединений: стыковые, угловые, нахлесточные, тавровые.

Для каждого из вышеизложенных типов расчет на прочность проводится индивидуально.

Стыковые швы

Если необходимо высчитать коэффициент прочности сварного шва, в первую очередь, нужно обратить внимание на такой параметр как номинальное сечение, при этом учитывать утолщения швов, образуемых во время сварки не нужно. Вычисление производится исходя из данных о сопротивлении материалов, которые образуются в сплошных балках.

Когда касательные, нормальные напряжения начнут оказывать непосредственное влияние на соединения, то для расчета эквивалентного напряжения следует воспользоваться формулой:

Условие прочности можно представить следующим образом: σЭ ≤ [σ’]P

Для поиска данных этого параметра ниже представлена таблица.

Метод сварки

Допускаемые напряжения

При растяжении [σ’]р
При сжатии [σ’]еж
При сдвиге

[τ’]ср

Автоматическая, ручная электродами Э42А и Э50А

[σ]р

[σ]р
0,65 [σ]р

Ручная электродами обычного качества
0,9 [σ]р
[σ]р

0,6 [σ]р

Контактная точечная

0,5 [σ]р

Угловые швы

Соединение угловых сварных швов чаще всего осуществляется с поперечным сечением. Оба края соотносятся друг к другу 1:1. Поскольку сторона сечения называется катет сварного шва, на всех схемах и формулах она имеет обозначение «К». Зачастую шов деформируется и разрушается в самом маленьком месте сечения (опасное сечение), оно наиболее слабое, и проходит через биссектрису прямого угла. В таком сечении габариты (размер) шва определяются как β*К. Еще один важный показатель – длина шва (а). С помощью этих показателей можно узнать какую нагрузку способен выдержать сварной шов.

 

Рассмотрим примеры.

Если процесс сварки осуществлялся в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме, то β будет равняться 0,7. Таким образом, получится шов в форме равнобедренного треугольника. В случае, когда процесс сварки происходил в полуавтоматическом режиме, но подход был не один, а несколько (2 или 3), то β уже будет равен 0,8; для такого же случая, но при автоматическом режиме β=0,9, а для автоматической однопроходной сварки – β=1,1. Требуется принимать К <δmin. В машиностроении общего назначения К, как правило, ≥ 3 мм.

Обратите внимание! Расчет на прочность сварных соединений углового типа должен производиться исключительно по касательным напряжениям.

Для этого необходимо узнать общее касательное напряжение. Чтобы узнать этот показатель надо определить самую нагруженную точку в данном сечении. После чего, показатели всех напряжений, находящихся в нем суммируются.

Для того, что найти коэффициент прочности сварного шва и узнать какую нагрузку он способен выдержать, надо иметь исходные данные. Однако, только этих сведений недостаточно. Важно рассчитать все верно и последовательно.

  • На первом этапе нужно узнать все показатели, отличающие данное сварное соединение: форма, размер, положение в пространстве.
  • После, опасное сечение – это сечение с наибольшим напряжением, нужно повернуть на плоскость, которая непосредственно контактирует со свариваемой деталью. После того, как вы его повернете, образуется новое расчетное сечение.
  • На следующем этапе нужно определиться с местом положения центра масс на сечении, образовавшемся в результате поворота (расчетном сечении).
  • Внешнюю приложенную нагрузку надо переместить в центр масс.
  • Следующее, что необходимо сделать – это узнать показатели напряжения, образующегося в расчетном сечении под воздействием поперечной и нормальной силы, а также крутящего и изгибающего момента.
  • Далее нужно найти самую нагруженную точку в сечении. Именно здесь надо суммировать все полученные нагрузки, оказывающие влияние на поверхность и в итоге вы узнаете общую итоговую нагрузку, которой будет подвергаться шов.
  • Затем нужно произвести расчет допускаемого напряжения, которое будет воздействовать на шов.
  • И заключительный этап состоит в сравнении допустимого напряжения и суммарного. Таким образом, вы получите размеры, которые максимально подходят для выбранной вами конструкции.

Подводя итог важно отметить, что производить расчет сварного шва на прочность обязательно нужно. Ведь верно высчитанные параметры обеспечат вам надежные соединения.

Сварные соединения в SOLIDWORKS Simulation / Хабр

Дополнительный модуль SOLIDWORKS Simulation позволяет проводить инженерные расчеты в деталях и сборках. В этой статье мы рассмотрим реализацию сварных соединений на примере небольшой части трубопровода.

Постановка задачи

Нам необходимо создать три твердотельных тела (рис. 1).

Рис.1

Создаем новое исследование, выбираем Статический анализ.

Затем заходим во вкладку Детали. Здесь представлены три элемента, два из которых имеют значки, означающие твердотельный элемент, и один значок, означающий оболочку (рис. 2).

Рис.2

Если щелкнем правой кнопкой мыши по этим оболочечным деталям и выберем Рассматривать как твердое тело, значок поменяется на твердотельный элемент, как и сама деталь (рис. 3).

Рис.3

Рядом с деталями расположены значки треугольников, которые показывают порядок элементов (рис. 4).

Рис.4

Их кромки немного кривые. Это означает, что будет строиться сетка 2-го порядка (высококачественная сетка). Если щелкнуть правой кнопкой мыши по детали и выбрать Применить сетку чернового качества, значок изменится на треугольник с прямыми кромками (рис. 5).

Рис.5

Сетка элементов в данном случае станет 1-го порядка. Это значит, что сеточные элементы не будут иметь промежуточного узла и все элементы могут перемещаться и деформироваться, но не могут изменять свои стенки и ребра, то есть не изгибаются. Вернем сетку 2-го порядка.

Затем для примера преобразуем верхнюю деталь в оболочку. Это можно сделать двумя способами. Первый способ – воспользоваться вкладкой Менеджер оболочки, в которой выбираются необходимые тонкостенные детали или грани (рис. 6).

Рис.6

Второй способ – использование функции Определить оболочку выбранными гранями. Устанавливаем тип Тонкая и выбираем переднюю грань. Пока указываем тип без предварительного просмотра. Толщину по умолчанию оставляем в 1 мм (рис. 7).

Рис.7

Переходим во вкладку Смещения и видим, что выбрана Срединная поверхность. Если включить Полный предварительный просмотр, от выбранной грани в каждую сторону программа отложит по 0.5 мм. Поскольку нам нужна Нижняя поверхность, зададим значение толщины до 1.5 мм, чтобы достичь визуального соответствия (рис. 8).

Рис.8

Значок изменится с «твердотельного» на «оболочку» (рис. 9).

Рис.9

Теперь зададим одинаковый материал для всех элементов, для примера выберем оцинкованную сталь.

Следующий шаг – редактируем Глобальное взаимодействие, поскольку с версии 2021 года изменилась терминология контактов: теперь она логичней передает смысл оставшихся неизменными функций. Например, то, что раньше называлось Нет проникновения, сейчас носит название Контакт, а Проникновение допускается – Свободно. Таким образом, поскольку тип Связанные склеивает элементы, а Контакт не допускает проникновение, мы выбираем тип Свободно, когда проникновение допускается (рис. 10).

Рис.10

Это сделано, чтобы увидеть только сварочные контакты. Правда, если удалить Глобальное взаимодействие, результат будет тем же.

Граничные условия

Создаем сварной шов на границе оболочки и твердого тела. Выбираем грань на оболочке, при этом не забывая, что нужно выбирать именно ту поверхность, через которую раннее была создана оболочка. Других граней программа «не видит», так как для созданной оболочки их нет. После выбора второй грани на твердотельном элементе появится подсветка нужной нам кромки, где будет проходить сварочный шов. Оставляем все по умолчанию, лишь укажем размер шва в 0.8 мм (рис. 11).

Рис.11

Затем следует создать точечный шов. Для этого нужно указать две поверхности, которые будут свариваться. Выбираем две грани, между которыми будет построена в выбранных точках связь, как будто их уже проплавили и соединили. Если бы мы взяли внутренние грани, то прочность была бы ниже, потому что при этом толщина самого листового металла не участвовала бы. Указываем крайние точки прямоугольников. Диаметр точечного сварного шва будет равен 2.5 мм (рис. 12).

Рис.12

Теперь задаем крепления. Зафиксируем нижнюю грань листового метала и верхнюю кромку оболочки. Не забывайте, какую именно кромку оболочки нужно закреплять (там, где ранее создали оболочку), в противном случае будет возникать ошибка (рис. 13).

Рис.13

Задаем силу, выбираем внутреннюю грань центрального твердотельного элемента. Указываем направление, в качестве справочной геометрии выбираем грань, как изображено на рисунке, и параллельно выбранной плоскости задаем силу в 250 Н (рис. 14).

Рис.14

Следующий шаг – это формирование сетки. Создадим Элементы управления сеткой, выберем места, где могут быть ошибки – это скругления и грани, где находятся сварные соединения. Задаем плотность сетки Высокое (рис. 15).

Рис.15

Далее создаем сетку на основе кривизны (рис. 16).

Рис.16

Сетка построена, правда она не совсем корректна (рис. 17). Поскольку узлы сетки не совпадают, одна сетка получилась крупнее, чем другая. Но не будем заострять на этом внимание. Рассмотрение данной проблемы требует отдельной статьи.

Рис.17

Результаты

После запуска расчета взглянем на эпюру напряжения (рис. 18).

Рис.18

Напряжения не достигли предела текучести. На эпюре видно, что сварочный шов отработал хорошо: есть лишь некоторые локальные концентраторы напряжений. Точечные сварные швы должны тоже содержать локальные возмущения. Шкала деформации равна 25, значит реальная деформация была увеличена в 25 раз. Выберем точную шкалу и поставим единицу измерений на легенде МПа.

Рис.19

Видно, что максимальные напряжения находятся на креплениях. Сейчас лучше видны всплески напряжений в точечных сварных швах.

Вывод

Инженерный модуль SOLIDWORKS Simulation позволяет проводить расчеты на прочность, усталость и многое другое с помощью разных типов соединений. В этой статье мы рассмотрели сварные соединения.

Результаты максимальных напряжений показали, что концентраторы напряжений находятся в точечных сварных швах, представляющих собой точечные контакты. Математически они вводят сингулярность с бесконечными значениями напряжений. Поэтому дальнейшее уточнение сетки не приведет к более точному распределению напряжений. Точечные сварные швы могут быть использованы только для изучения глобальной деформации всего тела, что потребует детального их анализа.

Если вы предпочитаете изучать новый материал по видео, добро пожаловать на наш YouTube-канал «Школа SOLIDWORKS». Перейдя по ссылке, вы сможете посмотреть видеоролик, в котором мы учимся задавать сварные соединения в SOLIDWORKS Simulation.

Автор: Максим Салимов, технический специалист по SOLIDWORKS ГК CSoft

E-mail: [email protected]

Нужно обучение с профессионалами? Переходите по ссылке и выбирайте курс.

Читайте другие наши статьи, посвященные SOLIDWORKS:

Процесс сварки, проектирование соединений и меню инженерных формул

требуется премиум-членство Калькулятор веса и площади сварного шва
Конфигурация проектирования сварки Примечания: для калькуляторов требуется премиум-членство
Методы оценки проектирования сварных конструкций — для просмотра документа

Осевая нагрузка Сварной шов с полным проваром, равный напряжению толщины листа.

Открыть: Калькулятор сварного шва с полным проплавлением осевой нагрузки

Осевая нормальная нагрузка, частичное проникновение, формула напряжения и калькулятор толщины сварного шва.

Открыть: Калькулятор сварного шва с частичным проплавлением при осевой нормальной нагрузке

Уравнение напряжения сварного шва полного провара при нагрузке на тройник и калькулятор.

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва полного провара при нагрузке на тройник

Нагрузка на тройниковую секцию Калькулятор приложенного напряжения при полном проваре сварного шва.

Открыть: Т-образная секция Нагрузка Полный провар Момент нагрузки Калькулятор приложенного напряжения

Нагрузка на тройниковую секцию, полный провар, перпендикулярная нагрузка, приложенное напряжение, калькулятор.

Открыть: Нагрузка на тройник Сварной шов с полным проплавлением Перпендикулярная нагрузка Калькулятор приложенного напряжения

Изгибающий момент нагрузки при стыковом сварном шве Полное проплавление Напряжение в сварном шве Калькулятор напряжения.

Открыть: Изгибающий момент нагрузки при стыковом сварном шве Полное проплавление Напряжение сварного шва Калькулятор напряжения.

Изгибающий момент сварного шва с частичным проплавлением Напряжение сварного шва.

Открыть: Калькулятор изгибающего момента сварного шва с частичным проплавлением.

Калькулятор приложенного напряжения при частичном проплавлении сварного шва, перпендикулярная нагрузка на тройниковую секцию.

Открыть: Нагрузка на тройник Частичное проникновение Сварной шов Перпендикулярная нагрузка Калькулятор приложенного напряжения

Калькулятор изгибающего момента приложенного напряжения секции тройника при частичном проваре сварного шва

Открытие: секция тройника под нагрузкой. Калькулятор изгибающего момента сварного шва с частичным проплавлением.

Напряжение, созданное для напряжения сварного шва с перпендикулярной нагрузкой при частичном проплавлении.

Открыто: напряжение, созданное для напряжения сварного шва перпендикулярности нагрузки при сварке с частичным проплавлением.

Напряжение, создаваемое для сварного шва конфигурации трех пластин, равно толщине пластины.

Открыто: напряжение, создаваемое для сварного шва конфигурации с соединением трех листов, равно толщине листа.

Калькулятор напряжения сварного шва осевой нагрузки для сварки двух пластин

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва осевой нагрузки для сварки двух пластин

Напряжение, созданное для конфигурации параллельного сварного шва с двумя пластинами.

Открыто: напряжение, созданное для калькулятора конфигурации параллельного сварного шва двух пластин.

Напряжение, созданное для конфигурации перпендикулярного сварного шва с двумя пластинами.

Открыто: Калькулятор напряжения, созданного для конфигурации перпендикулярного сварного шва с двумя пластинами.

Напряжение, созданное для конфигурации перпендикулярного сварного шва пластины внахлестку.

Открыть: Калькулятор конфигурации перпендикулярного сварного шва пластины для напряжения внахлестку.

Уравнения напряжения и калькулятор для параллельного сварного шва с тремя нахлестками при сварке пластин с осевой нагрузкой

Открыть: Калькулятор осевой нагрузки при параллельном сварном шве с тремя пластинами внахлестку

Калькулятор напряжения сварного шва L-образного сечения пластины

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва L-образного сечения пластины

Напряжение сдвига при сварке для приложенного крутящего момента на сплошном валу. Уравнения и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига сварного шва для приложенного крутящего момента на сплошном валу

Напряжение сдвига при сварке для приложенного изгибающего момента на сплошном валу. Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига сварного шва для приложенного изгибающего момента на сплошном валу

Напряжение сдвига в сварном шве для приложенного изгибающего момента на прямоугольном/квадратном валу. Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига в сварном шве для приложенного изгибающего момента на прямоугольном/квадратном валу

Напряжение сдвига при сварке для приложенного изгибающего момента на балке прямоугольного сечения Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига в сварном шве для приложенного изгибающего момента на прямоугольной балке

Напряжение сдвига при сварке для приложенного изгибающего момента на балке прямоугольного сечения Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига в сварном шве для приложенного изгибающего момента на прямоугольной балке

Напряжение сдвига в сварном шве для приложенной изгибающей силы на прямоугольной балке Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сдвига сварного шва для приложенной изгибающей силы к прямоугольной балке

Напряжение сварного шва для изгибающего момента. Прикладное уравнение и калькулятор прямоугольной балки

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для изгибающего момента для прямоугольной балки

Напряжение сварки для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке. Уравнение и калькулятор.

Открыто: Калькулятор напряжения сварного шва для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке.

Напряжение сварного шва для момента, примененное к прямоугольной балке. Уравнение и калькулятор.

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для прямоугольной балки

Напряжение сварки для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке

Напряжение сварного шва для момента, примененное к прямоугольной балке. Уравнение и калькулятор.

Калькулятор напряжения сварного шва для прямоугольной балки.

Напряжение сварного шва для момента, примененное к прямоугольной балке. Уравнение и калькулятор.

Открыто: Калькулятор напряжения сварного шва для момента применительно к прямоугольной балке.

Напряжение сварки для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для нагрузки, приложенной к прямоугольной балке

Напряжение сварки для изгибающего момента применительно к прямоугольной балке Уравнение и калькулятор

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для изгибающего момента, приложенного к прямоугольной балке

Уравнение и калькулятор напряжения сварного шва для балки стыковой пластины

Открыть: Калькулятор напряжения сварного шва для стыковочной пластины

Калькулятор расчетов сварных соединений балки
Табличный расчет конструкции подъемной проушины
. Расчет веса и площади сварного шва с двойным V-образным вырезом, одинарным V-образным швом, составным V-образным швом, полосой подложки и J-образным пазом.
Сварная ветвь ASME B31.3 Таблица калькулятора Excel
  • Расчет усиления сварных отводных соединений был выполнен на основе параграфа 304.3.3 ASME B31.3.
  • Эта таблица ответвлений была рассчитана только для угла между заголовком и ответвлением, равного углу бета 90°.
    • Расчетная доступная площадь
  • включает доступную площадь углового сварного шва минимального размера, как определено в ASME B31.3 пункт 328.5.4.

Как определить прочность на сдвиг углового сварного шва

В предыдущем посте мы объяснили, как определить прочность поперечного углового шва. Поперечный угловой шов – это шов, перпендикулярный приложенной нагрузке. Теперь мы рассмотрим, как определить прочность углового шва при сдвигающих нагрузках.

Если приложенная нагрузка не идеально перпендикулярна угловому сварному шву, сварной шов находится в состоянии сдвига, и его несущая способность значительно снижается. По этой причине при проектировании сварных швов мы всегда предполагаем, что сварной шов будет подвергаться нагрузке сдвига, как показано ниже.

Угловые сварные швы, нагруженные сдвигом

В этом случае приложенная нагрузка параллельна сварным швам. Силы тянут соединяемые элементы в противоположных направлениях, что приводит к сдвигу сварных швов. Когда сварной шов находится в состоянии сдвига, мы больше не можем использовать предел прочности на растяжение присадочного металла для определения прочности сварного шва. Вместо этого предел прочности на растяжение снижается в несколько раз для обеспечения безопасности.Пункт 2 AWS D1.1 требует, чтобы минимальная прочность на растяжение присадочного металла была умножена на 0,30, чтобы получить допустимое напряжение сдвига на сварном шве.

Расчет точно такой же, как и при расчете прочности поперечного углового шва, за исключением коэффициента запаса прочности. Обозначения теперь показывают максимально допустимое напряжение сдвига (τ), а не максимальное растягивающее напряжение (σ).

Где,

— максимально допустимое напряжение сдвига на сварном шве

F — сила, которую может выдержать сварной шов, другими словами, прочность сварного шва в фунт-силах

A – эффективная площадь сварного шва

Обратите внимание, что вместо  (напряжение растяжения) теперь используется  (допустимое напряжение сдвига).

В нашем примере мы будем использовать те же числа, которые мы использовали в предыдущем посте для определения прочности поперечного углового шва. Мы используем присадочный металл ER70S-6 с минимальной прочностью на растяжение 70 000 фунтов на квадратный дюйм. Мы размещаем два (2) 20-дюймовых сварных шва внахлестку с обеих сторон соединения.

Допустимое напряжение сдвига для сварных швов будет составлять 70 000 фунтов на квадратный дюйм x 0,30 = 21 000 фунтов на квадратный дюйм. Снижение на 70 % по сравнению со случаем, когда угловой шов выполнялся только при растяжении.

Если наши два сварных шва представляют собой галтели размером ¼ дюйма, тогда прочность на сдвиг (несущая способность) сварных швов рассчитывается следующим образом.

Во-первых, мы преобразуем приведенную выше формулу, чтобы найти F .

Мы уже знаем, что допустимое напряжение сдвига составляет 70 000 x 0,30 = 21 000 фунтов на квадратный дюйм. Чтобы получить A (эффективная площадь сварного шва), нам нужно умножить теоретический размер горловины (1/4 x 0,707 = 0,177 дюйма) на длину (20 дюймов) и на 2 сварных шва.

Эффективная площадь равна 20 дюймов x 0,177 дюйма x 2 = 7,08 квадратных дюймов.

Теперь мы можем найти F .

F = 21 000 x 7,08 = 148 680 фунтов силы

Поскольку сварные швы были размещены параллельно приложенной нагрузке, допустимая сила на 70% меньше, чем если бы мы разместили сварные швы перпендикулярно приложенной нагрузке (как в примере в предыдущем посте).

Понимание того, как нагрузки действуют на сварные конструкции, непростая задача даже для опытных инженеров-сварщиков и инженеров-конструкторов. Но обладание этими знаниями может улучшить структурную целостность и снизить затраты за счет уменьшения количества сварных швов.

 

WeldCalc — Третье поколение

WeldCalc 3.0 включает пять различных частей. Два из них, Calc и WPR, подходят для всех типов сварки.

Три других раздела, pWPS, WPQR и WPS, применяются для конструкций, где требуется квалификация технологии сварки. Этот процесс применим, когда существуют более строгие требования к определенным механическим свойствам сварных конструкций, такие как достижение заданного мин.силы или мин. жесткость в суставе. Обычно требуемые свойства сварной конструкции определяются в стандартах. Для высокопрочных сталей большинство аттестаций процедур сварки проводится в соответствии с Европейскими нормами (EN). Все соответствующие стандартные требования в соответствии со стандартами EN учтены в WeldCalc. Квалификация процедуры сварки по отношению к квалификации процедуры сварки более характерна для конструкций в Strenx. Тем не менее, этот тип квалификации вполне осуществим для всех марок стали Hardox.

При работе с WeldCalc выберите детали в WeldCalc, которые имеют отношение к ситуации сварки. Их индивидуальные цели:   

  • Calc: создание собственной сварочной лаборатории для конкретной сварочной ситуации. Здесь пользователь может попробовать и свободно поэкспериментировать с различными видами сварки.
  • WPR (запись процедуры сварки): оптимизация характеристик сварки на основе требований, заявленных пользователем. Эти условия документируются, и сварщик должен соблюдать эти условия.
  • pWPS (Предварительная спецификация процедуры сварки): охватывает первую часть квалификации процедуры сварки. Здесь определяется конфигурация соединения вместе с аттестуемыми характеристиками сварки. В соответствии с этой информацией сварщик сваривает пробный образец, который затем должен быть оценен.
  • WPQR (протокол аттестации процедуры сварки): выполните вторую часть аттестации процедуры сварки. Этот документ представляет собой запись всех точных параметров сварки, имеющих отношение к работе pWPS.После этого проводят механические испытания и неразрушающий контроль соединения и фиксируют результаты их испытаний. Если все требования соблюдены, WPQR утверждается.
  • WPS (спецификация процедуры сварки): определение третьей и выполнение последней части процедуры квалификации. Он может быть выдан, если WPQR утвержден. В этом документе сварщику/сварщикам излагаются утвержденные условия сварки для производственной сварки. Эти условия основаны на настройках параметров, утвержденных WPQR.

Во всех пяти частях WeldCalc пользователь указывает условия и требования, предъявляемые к свариваемой конструкции. Затем WeldCalc рассчитывает внешнее поле допуска на основе заданной сварочной ситуации. Он показывает допустимый диапазон подводимого тепла и температуры предварительного нагрева/между прохода. Для всех деталей, кроме WPQR, пользователь может указать требуемые им интервалы основных параметров сварки. На основе более поздней информации WeldCalc вычисляет внутреннюю рамку допуска для требуемой производительности сварки.Для оптимальных условий весь внутренний блок допусков должен располагаться внутри внешнего блока допусков.

Пример расчета прочности углового шва для сварного соединения, подверженного изгибу

Основная методика и необходимые уравнения для расчета размера углового шва обсуждаются в предыдущей статье. Будет здорово, если вы прочитаете статью, прежде чем пытаться понять приведенный здесь пример расчета конструкции сварного соединения.

Теперь давайте посмотрим, как уравнения расчета сварного шва, обсуждавшиеся в предыдущей статье, применяются здесь, чтобы определить требуемый размер сварного шва:

Пример расчета прочности сварного шва при изгибе

F = приложенная нагрузка = 20000 Н

D = Диаметр трубы = 200 мм

X = Расстояние = 100 мм

  1. Единичная длина стыка Площадь (Au) сварного соединения рассчитывается по экв. 1 , как показано ниже:

Au=3,14*D=3,14*200=628 кв.мм

  1. Расчетная прочность (Pw) вычисляется из уравнения 2 как: Pw=0,5*fu=0,5*430 = 215 Н/кв. мм

Где,

fu — предел прочности при растяжении основного материала.

При условии, что основным материалом является S275 , который имеет значение предельного напряжения (fu) 430 Н/кв.мм.

  1. Единица момента инерции площади (Iu) для круглой зоны сварки вокруг трубы может быть рассчитана как Iu=3,14*(D/2)*(D/2)*(D/2)=3,14* 200*200*200/8=3140000 мм 3

Где,

3.14 — значение PI.

  1. Прямое напряжение сдвига ( τs) для углового сварного соединения рассчитывается по ур. 3 как: τs=F/Au=20000/628=31,87 Н/кв.мм
  1. Напряжение сдвига из-за изгиба ( τb) вычисляется из уравнения 4 как:

τb=M*Y/Iu=F*X*0,5*D/Iu= 20000*100*0,5*200/3140000 = 63,69 Н/кв.мм

Где,

M — изгибающий момент для приложенной силы

Y — расстояние между осью X-X и крайним волокном сварного сечения, радиус для круглого сечения.

  1. Результирующее напряжение (τ) можно узнать после расчета напряжения сварного шва с помощью уравнения 5 как:

τ=√(τs* τs + τb* τb)=(31,78*31,78+63,69*63,69)=71,17 Н/кв.мм или МПа

  1. Размер сварного шва (t) рассчитывается с использованием уравнения 6 например:

t= τ / Pw=71,17 / 215= 0,331 мм

  1. Длина сварного участка (L) необходимо определить с помощью экв. 7 как:

L=1,414*t = 1,414*0,331 = 0,468 мм

Итак, из примера расчета размера углового сварного шва мы обнаружили, что требуемая минимальная длина участка сварного шва, чтобы выдержать усилие сварки, должна составлять 0,468 мм, мы возьмем 3 мм в качестве размера сварного шва для этого примера задачи.

Шибашис Гош

Привет, я Шибашис, блоггер по увлечению и инженер по профессии. Я написал большую часть статей для mechGuru.ком. Более десяти лет я тесно связан с технологиями инженерного проектирования/моделирования производства. Я самоучка, любитель кода, в настоящее время влюблен в Python (Open CV / ML / Data Science / AWS -3000+ строк, 400+ часов)

Просмотреть все сообщения Шибашиса Гоша.

StructX — формулы сварных соединений

Формулы сварных соединений

Просто выберите изображение, которое больше всего напоминает конфигурацию сварного соединения и условия нагрузки, которые вас интересуют, чтобы получить список соответствующих формул напряжения сварки.


Осевая нагрузка полного филе

Момент полного скругления

Перпендикулярное полное скругление

Частичная осевая нагрузка на скругление

Частичный угловой момент

Перпендикулярное частичное скругление

2 Частичное осевое скругление

2 Частичная угловая гибка

2 Перпендикулярное частичное скругление

Полная осевая нагрузка на стык

Частичная стыковая осевая нагрузка

Полный момент жопы

Частичный момент попки

Угловой стыковой сварной шов

Полный изгиб стыка

Полное торсионное кручение

Момент полного удара

2 Полное филе 3 Тарелка

2 Полное филе 2 Тарелка

3 Полное филе 2 Тарелка

2 Частичное скругление 2 Пластина

2 Небольшая тарелка с частичным филе

2 Отдельные филе 2 Тарелка

4 Филе 3 Тарелка

Пластина на пластине Осевая нагрузка

Прямые сварные швы

Сварные швы со скошенными углами

Прямая щелевая сварка

Сварной шов со скошенной кромкой

Изгибающий момент

Изгиб боковой галтели

Точечная нагрузка на боковое скругление

Изгиб с боковым проникновением

Точка бокового проникновения

Торсион бокового проникновения

Изгибающий момент

Точечная нагрузка

Скручивающая нагрузка

Скручивающая нагрузка

Изгибающий момент

Осевой сварной шов

Сварка встык с кручением

Ножницы для стыковой сварки

Гибка под сварку встык

Угол к пластине

Предотвращение водородного растрескивания металла сварного шва в высокопрочных многопроходных швах

  • 1a.

    Стандарт EN 1011–1: 1998. CEN 1998, 18 стр.

  • 1б.

    Стандарт EN 1011–2: 2001. CEN 2001, 57 стр.

  • 2.

    Окуда Н., Огата Ю., Нишикава Ю., Аоки Т., Гото А., Абэ Т.: Welding Journal, vol. 66, май 1987 г., стр. 141–146.

    Google Scholar

  • 3.

    Suzuki H., Yurioka N.: Australian Welding Journal, vol. 27, № 1: осень 1982 г., стр. 9–27.

    Google Scholar

  • 4.

    Невасмаа П., Кантанен М.-С. и Пан Л.: Отчет AVAL64–001029: WM-HICC VTT/2. ВТТ, Эспоо, 2000, 66 стр.

  • 5.

    Невасмаа П.: IIW-Doc. IX-2027–02. VTT Industrial Systems, Эспоо, 2002, 46 стр.

  • 6.

    Невасмаа П.: IIW-Doc. IX-2066–03. VTT Industrial Systems, Эспоо, 2002, 41 стр.

  • 7.

    Nevasmaa P.: Acta Universitatis Ouluensis Technica C 191. Университет Оулу, 2003 г., 212 стр.

  • 8.

    Pargeter R.J.: Исследовательский отчет TWI (CRP) No. 461/1992. Институт сварки (TWI), Великобритания, ноябрь 1992 г.

    Google Scholar

  • 9а.

    Стандарт SFS-EN 288–3: 1992. Финская ассоциация стандартов, 1992 (на финском языке).

  • 9б.

    Окончательный проект стандарта: prEN ISO 15614-1, CEN/TC 121 N 998. CEN/ISO, 2002, 28 стр.

  • 10.

    Юриока Н.: IIW-Doc. IX-1903–98, 1998, 11 с.

  • 11.

    Карппи Р., Руусила Дж., Тойода М., Сато К., Вартиайнен К.: Скан. Журнал Металлургия, 1984, вып. 13, стр. 66–74.

    КАС Google Scholar

  • 12.

    Стандарт WES 1105–1985. Японская ассоциация сварщиков, Япония, 1985, 38 стр.

  • 13.

    Юриока Н., Ошита С., Накамура Х., Асано К.: IIW-doc. IX-1161–80, 1980, 18 с.

  • 14.

    Юрёка Н.: IIW-док. IX-1553–89, 1989, 15 с.

  • 15.

    Юриока Н.: IIW-Doc. IX-1938–99, 1999, 16 с.

  • 16.

    Карппи Р.: Публикации 1/1976, Хельсинкский технологический университет, Эспоо, 1976, 422 стр.

  • 17.

    Karppi R.: VTT Publications 9, Центр технических исследований Финляндии, Эспоо, 1982, 119 с.

  • 18.

    Вонг Р.Дж.: Стойкость высокопрочных сталей к водородному растрескиванию в однопроходных и многопроходных испытаниях на свариваемость, Proc.Conf. «Симпозиум Materials Week ’95: Сварка и автоматизация сварки в судостроении», Кливленд, Огайо, 29 октября – 2 ноября 1995 г. Под ред. Р. Сенале. Общество минералов, металлов и материалов, США, 1996, стр.33–46.

    Google Scholar

  • 19.

    Гравиль Б.А.: Сварка в мире, 1986, вып. 24, № 9/10, стр. 190–199.

    КАС Google Scholar

  • 20.

    Стандарт ISO 3690–1977 E. Международная организация по стандартизации, 1977, 4 стр.

  • 21.

    Терасаки Т., Карппи Р., Сато К.: Труды Японского общества сварщиков, 1979, том. 10, № 1, с.53–57.

    КАС Google Scholar

  • 22.

    Кюблер Р., Питрун М. и Питрун И.: Австралийский журнал по сварке, 1-й квартал 2000 г., том. 45, стр. 38–47.

    Google Scholar

  • 23.

    Håkansson K.: IIW-Doc. II-А-117–03. Kockums AB, Лаборатория, Швеция, 2003, 14 стр.

  • 24.

    Åström H.: Svetsen, 2001, vol. 60, № 5, стр. 7–14.

  • 25.

    Юрёка Н.: IIW-док. IX-03, 2003, 31 с.

  • 26.

    Гедеон С.А., Игар Т.В.: Журнал сварки, июнь 1990 г., том. 69, стр. 213–219.

    Google Scholar

  • 27.

    Бичем КД.: Металлургические труды, 1972, вып. 3, № 2, стр. 437–451.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 28.

    Alcántara NG, Rogerson JH: Welding Journal, апрель 1984 г., том. 63, № 4, с.116с–122с.

    Google Scholar

  • 29.

    Kim HJ, Kang BY: ISIJ International, 2003, vol. 43, № 5, стр. 706–713.

    Артикул КАС Google Scholar

  • 30.

    Lee HW, Kang SW: Welding Journal, август 2003 г., том. 82, № 8, стр. 225–230.

    Google Scholar

  • 31.

    Невасмаа П., Карппи Р.: Отчет об исследовании VAL-B-202/Jernkontorets Forskning TO 40–39. Jernkontoret, Стокгольм, 1998, 81 с.

    • The Engineering ToolBox

    Бесплатные инструменты и информация для проектирования и проектирования технических приложений

    Стальные трубы — Расчет петель теплового расширения

    Расчет и определение размеров петель теплового расширения стальных труб.

    Воздух — Теплофизические свойства

    Тепловые свойства воздуха при различных температурах — плотность, вязкость, критическая температура и давление, тройная точка, энтальпии и энтропии, теплопроводность и диффузионная способность и многое другое.

    Системы водоснабжения — онлайн-приложение для проектирования

    Бесплатный онлайн-инструмент для проектирования систем водоснабжения в зданиях.

    Тепловое расширение – коэффициенты линейного расширения

    Коэффициенты линейного температурного расширения для обычных материалов, таких как алюминий, медь, стекло, железо и многих других.

    Воздушные шары — Калькулятор подъемного веса

    Расчет подъемной силы воздушных шаров.

    Воздух — психрометрическая диаграмма для стандартных атмосферных условий — британские единицы

    Психрометрическая диаграмма для воздуха при барометрическом давлении 29.921 дюйм ртутного столба и диапазон температур от 20 o F до 120 o F.

    Конвертер UTM в широту и долготу

    Бесплатный онлайн-конвертер UTM в широту и долготу.

    Вода – теплофизические свойства

    Тепловые свойства воды при различных температурах, такие как плотность, температура замерзания, температура кипения, скрытая теплота плавления, скрытая теплота испарения, критическая температура и т.д.

    Радиан против.Градусы

    Радиан — единица измерения угла в системе СИ. Преобразование между градусами и радианами. Вычислите угловую скорость.

    Торцовочная пила — Расчет угла пилки

    Бесплатный онлайн-инструмент для расчета угла наклона транспортира торцовочной пилы.

    Трение — коэффициенты трения и калькулятор

    Теория трения с калькулятором и коэффициентами трения для комбинаций таких материалов, как лед, алюминий, сталь, графит и многих других.

    Значения модуля Юнга, предела прочности при растяжении и предела текучести для некоторых материалов

    Модуль Юнга (или модуль упругости при растяжении альт.модуль упругости) и предел прочности при растяжении и предел текучести для таких материалов, как сталь, стекло, дерево и многих других.

    Твердые тела, жидкости и газы. Теплопроводность

    Коэффициенты теплопроводности для изоляционных материалов, алюминия, асфальта, латуни, меди, стали, газов и др.

    Вода. Плотность, удельный вес и коэффициенты теплового расширения

    Определения, онлайн-калькулятор, цифры и таблицы со свойствами воды, такими как плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения жидкой воды при температуре от 0 до 360°C (от 32 до 680°C). Ф).

    Числа — Калькулятор квадратного, кубического, квадратного и кубического корня

    Вычисление квадратного, кубического, квадратного и кубического корня. Значения приведены в таблице для чисел от 1 до 100.

    W-образные балки — американские широкополочные балки

    Размеры американских широкополочных балок ASTM A6 (или W-образные балки) — британские единицы.

    Вязкость – абсолютная (динамическая) и кинематическая

    Вязкость – это сопротивление жидкости течению, которое может оцениваться как динамическое (абсолютное) или кинематическое.

    AWG — Преобразователь американского калибра проводов

    Американский калибр проводов (AWG) и преобразователь площади поперечного сечения.

    Плотность, удельный вес и удельный вес

    Введение в плотность, удельный вес и удельный вес.

    Системы водяного отопления — онлайн-приложение для проектирования

    Бесплатный онлайн-инструмент для проектирования систем водяного отопления — метрические единицы.

    Вода – динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость в сравнении сТемпература и давление

    Бесплатный онлайн-калькулятор — цифры и таблицы вязкости воды при температуре от 0 до 360°C (от 32 до 675°F) — британские единицы и единицы СИ.

    Фланцы — ASME/ANSI B16.5 Фланцы и размеры болтов — Класс 150 до 2500

    Диаметры и окружности болтов для стандартных фланцев ASME B16.5 — от 1/4 до 24 дюймов — Класс 150 до 2500.

    Дюймы против. мм — Таблица преобразования

    Преобразование дробных и/или десятичных дюймов в метрические мм — и наоборот.

    Гаечный ключ — дюймы и миллиметры

    Таблица преобразования SAE в метрический ключ или гаечный ключ.

    Момент инерции площади — типовые поперечные сечения I

    Типичные поперечные сечения и их момент инерции площади.

    Сухой воздух – термодинамические и физические свойства

    Термодинамические свойства сухого воздуха – удельная теплоемкость, коэффициент теплоемкости, динамическая вязкость, теплопроводность, число Прандтля, плотность и кинематическая вязкость в диапазоне температур 175–1900 K .

    Автомобили — Калькулятор стоимости нового и старого автомобиля

    Подсчитайте и сравните затраты на владение новым и старым автомобилем.

    • Акустика

    Акустика помещений и акустические свойства — децибелы A, B и C — Кривые рейтинга шума (NR), передача звука, звуковое давление, интенсивность звука и затухание звука

    • Психрометрия воздуха

    Изучение влажности и влажности воздух — психрометрические диаграммы, диаграммы Молье, температуры воздуха, абсолютная и относительная влажность и влагосодержание

    • Основы

    Система SI, конвертеры единиц измерения, физические константы, чертежные шкалы и т. д.

    • Сжигание

    Вопросы котельных — топливо, такое как нефть, газ, уголь, древесина — дымоходы, предохранительные клапаны, баки — эффективность сгорания

    • Инструменты для рисования

    Инструменты для 2D и 3D рисования

    • Динамика

    Движение — скорость и ускорение, силы и крутящие моменты

    • Экономика

    Инженерная экономика — диаграммы денежных потоков, текущая стоимость, ставки дисконтирования, внутренняя l норма прибыли — IRR, подоходный налог, инфляция

    • Электрооборудование

    Электрические агрегаты, усилители и электропроводка, калибр проводов и AWG, электрические формулы и двигатели

    • Окружающая среда

    Климат, метеорология, солнце, ветер и ресурсы окружающей среды

    • Гидромеханика

    Изучение жидкостей – жидкостей и газов. Включает скорость, давление, плотность и температуру как функции пространства и времени

    • Газы и сжатый воздух

    Воздух, СПГ, СНГ и другие общие свойства газа, пропускную способность трубопроводов, размеры предохранительных клапанов

    • Системы ОВКВ

    Отопление, системы вентиляции и кондиционирования воздуха – конструкция и размеры

    • Гидравлика и пневматика

    Гидравлические и пневматические системы – жидкости, силы, насосы и поршни

    • Изоляция

    Теплопередача и потери тепла зданиями и техническими приложениями – коэффициенты теплопередачи и методы изоляции и снижения энергопотребления

    • Свойства материалов

    Свойства материалов для газов, жидкостей и твердых тел — плотности, удельная теплоемкость, вязкость и т. д.

    • Математика

    Математические правила и законы — числа, площади, объемы, показатели степени, тригонометрические функции и многое другое

    • Механика

    Силы, ускорение, перемещение, векторы, движение, импульс, энергия объектов и т. д.

    • Разное

    Темы, связанные с инженерией, такие как шкала ветра Бофорта, маркировка CE, стандарты чертежей и т. д.

    • Физиология

    Физиология человека, качество воздуха и комфортная температура, активность и скорость обмена веществ, воздействие угарного газа на здоровье и многое другое

    • Системы трубопроводов

    Размеры труб и трубок, материалы и пропускная способность, расчеты и диаграммы перепада давления, диаграммы изоляции и тепловых потерь

    • Управление технологическим процессом

    Контрольно-измерительные приборы и системы управления технологическим процессом, проектирование и документация

    • Насосы

    Системы трубопроводов и насосы — центробежные насосы, поршневые насосы — кавитация, вязкость, напор и давление, потребляемая мощность и др.

    • Санитарно-дренажные системы

    Цель Установка санитарной дренажной системы предназначена для удаления сточных вод из сантехники и другого оборудования

    • Организации по стандартизации

    Национальные и международные организации, разрабатывающие нормы и стандарты — ANSI, ISO, DIN, BSi и др.

    Share This Post  : 

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *