Расчет длины сварного шва: Расчет и проектирование сварного соединения

Содержание

Check of welds according to SP

Теоретические основы

Статья доступна на других языках:

Имеется возможность задавать швы с полным проваром или угловые швы, они могут быть непрерывными по всей длине граней соединяемых деталей, частичными или прерывистыми. Швы с полным проваром считаются равнопрочными материалу соединяемых деталей и поэтому не проверяются. В случае угловых швов между интерполяционными кинематическими вставками, соединяющими пластины, добавляется специальный упругопластический элемент сварки. Материал этого элемента работает идеально-упруго-пластически, что позволяет перераспределять напряжения с более нагруженных элементов сварного шва на менее нагруженные и получить прочность шва, схожую с ручным расчётом в случае произвольных сварных швов или тавровых сварных швов в соединениях, не подкреплённых рёбрами жёсткости.

Проверка выполняется для самого нагруженного элемента сварного шва.

Самый нагруженный элемент углового сварного шва проверяется согласно п. 14.1 СП 16. Длина сварных швов в расчётах берётся равной фактической за вычетом 1 см на каждом непрерывном участке согласно п. 14.1.16 СП 16.13330.2017.

Проверка по металлу шва выполняется по формуле:

\[ \frac{N}{\beta_f k_f l_{we} R_{wf} \gamma_c} ≤ 1.0 \]

Аналогичным образом выполняется проверка по металлу границы сплавления:

\[ \frac{N}{\beta_z k_f l_{we} R_{wz} \gamma_c} ≤ 1.0 \]

где:

N – приведённое усилие сдвига, действующее в элементе сварки
β_f – cкоэффициент проплавления металла шва по Табл. 39 СП 16.13330.2017. Он назначается в Настройках норм и расчётов в зависимости от вида сварки и положения шва (настроек материалов сварки)
β_z
– коэффициент проплавления металла границы сплавления по Табл. 39 СП 16.13330.2017. Он задаётся в Настройках норм и расчётов в зависимости от вида сварки и положения шва (настроек материалов сварки)
k_f – катет сварного шва; угловые швы подразумеваются с одинаковыми катетами
$ l_{we} = \frac{l_w}{l} \cdot l_e $ – расчётная длина элемента сварки
l_w = l – 10 mm – расчётная длина элемента сварки
l – фактическая длина сварного шва
l_e – фактическая длина элемента сварки
$ R_{wf} = 0. 55 \frac{R_{wun}}{\gamma_{wm}} $ – расчётное сопротивление сварного соединения при условном срезе угловых сварных швов по металлу шва – СП 16.13330.2017, Таблица 4
R_wz = 0.45 R_un – расчётное сопротивление сварного соединения при условном срезе угловых сварных швов по металлу границы сплавления – СП 16.13330.2017, Таблица 4
γ_c – коэффициент условий работы по Табл. 1 СП 16.13330.2017, может быть изменён в Настройках норм и расчётов
R_wun – нормативное сопротивление металла швов сварных соединений с угловыми сварными швами по Табл. Г.2 СП 16.13330.2017
γ_wm – коэффициент надёжности по металлу шва, принимается равным γ_wm = 1.25 для R_wun ≤ 490 МПа и γ_wm = 1.35 в остальных случаях – СП 16.13330.2017, Таблица 4
R_un – временное сопротивление стали соединяемых элементов

Электрод	R_wun [МПа]	R_wf [МПа]
E42	410	180
E46	450	200
E50	490	215
E60	590	240
E70	685	280
E85	835	340

Положение сварного шва может быть задано при выборе электрода и вида сварки в настройках Норм и расчётов. 2 } \]

Расчет на предельное рабочее состояние сварных соединений балок подкрановых путей по EN 1993-6

Варианты расположения рельсовых угловых швов

Существует два варианта прерывистых угловых сварных соединений. Они показаны на следующем рисунке из [2] .

Pисунок 01 — Варианты размещения

Сечения шва могут быть расположены на противоположных сторонах или в шахматном порядке. Шахматное расположение является невыгодным для расчета, поскольку для передачи горизонтальных нагрузок можно использовать только один шов. Третий вариант, который не показан на рисунке выше, — это, конечно, непрерывный угловой шов по всей длине рельса.

Pисунок 02 — Непрерывный шов

Эффективная загруженная длина

Определение соответствующих напряжений сварного шва требует расчета эффективных нагруженных длин. В EN 1993‑6 различаются три варианта и приведены соответствующие формулы для расчета l_eff в таблице 5.1.

Pисунок 03 — DIN EN 1993-6 Табл.

В данном случае l _eff относится к нижней стороне верхнего фланца. Тем не менее, верхняя поверхность верхней полки определяет расчет сварного шва. Следовательно, l _eff уменьшается на двойную толщину фланца t _f .

Pисунок 04 — Эффективная длина распространения нагрузки

Расчет предельного состояния по прочности

Напряжения в сварных швах рельсов рассчитываются по Направленному методу, указанному в [2]. В этом случае напряжения относятся к биссектрисе поверхности углового шва. Согласно [2], (NA), раздел 4.5.2, для сварного шва должны быть соблюдены минимальные конструктивные толщины. Стандарт требует минимальной толщины сварного шва 3 мм или применения следующей формулы:

Формула 1

Эксцентриковая нагрузка на колесо, равная 1/4 ширины головки рельса, не учитывается в предельном предельном состоянии согласно [3]. Поэтому расчет из-за нагрузки на колесо всегда выполняется.

Случай 1: Непрерывная сварка рельса

Pисунок 05 — Напряжения в предельном состоянии

У прерывистых угловых швов рельсов необходимо проверить,_{не меньше ли длина шва l w} расчетной длины l_eff . Как правило, минимум обоих значений является определяющим для расчета.

Pисунок 06 — Сечения углового шва

Случай 2: Прерывистая сварка рельса на противоположных сторонах

Pисунок 07 — Напряжения в предельном состоянии, прерванные противоположными

Случай 3: Ступенчатая прерывистая сварка рельса

Поскольку горизонтальная нагрузка применяется только к сечению сварного шва в случае шахматного расположения сварных швов, делитель 2 в терминах H _{Ed отсутствует} .

Pисунок 08 — Напряжения в смещении предельного состояния периодически

Литература

[1]	Seeßelberg, C .: Кранбанен: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode, 5th издание. Berlin: Бауверк, 2016
[2]	Еврокод 3: Расчет стальных конструкций — Часть 1-8: Расчет соединений; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009
[3]	Еврокод 3: Расчет стальных конструкций — Часть 6: Крановые опоры; EN 1993‑6: 2007

2.5 РАСЧЁТ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ. Расчет и проектирование элементов и узлов конструкций

Длина сварного шва с учетом напряжения сдвига в калькуляторе углового сварного шва

Длина сварного шва с учетом напряжения сдвига в формуле углового сварного шва

length_of_weld = Растягивающая сила на пластинах/(Среднее напряжение сдвига*Участок сварного шва*cos(pi/4))
l = P/(τ _{среднее} &gt*h*cos(pi/4))

Многогранные угловые сварные швы

Сварные соединения слабее при сдвиге по сравнению с растяжением.Таким образом, необходимая эффективная длина сварного шва при сдвиге больше. Это решается сваркой нескольких краев пластин, что увеличивает чистую эффективную длину сварного шва без увеличения буферной зоны базовых пластин.

Как рассчитать длину сварного шва с учетом напряжения сдвига в угловом сварном шве?

Длина сварного шва с учетом напряжения сдвига в угловом сварном шве Калькулятор использует length_of_weld = растягивающая сила на пластинах / (среднее напряжение сдвига * катет сварного шва * cos (pi / 4)) для расчета длины сварного шва, длина сварного шва с учетом сдвига Напряжение в угловом сварном шве — это метод расчета эффективной длины сварного шва, необходимой для удержания сварных соединений вместе при сдвиге.Длина сварного шва обозначается символом l .

Как рассчитать длину сварного шва с учетом напряжения сдвига в угловом сварном шве с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для длины сварного шва с учетом напряжения сдвига в угловом сварном шве, введите растягивающее усилие на пластинах (P) , среднее напряжение сдвига (τ _avg &gt) и катет сварного шва (h) и нажмите кнопку рассчитать. Вот как длина сварного шва с учетом напряжения сдвига в расчете углового сварного шва может быть объяснена с заданными входными значениями -> 28.28427 = 50/(5*50*cos(pi/4)) .

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{добавить в коллекцию.описание.длина}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$элемент}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings. DRAG_TEXT}}
{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}
{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}
{{article.content_lang.display}}
{{l10n_strings.АВТОР}}
{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}
{{$select. selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}
Расчет напряжения сварного шва при расчете сварного соединения при изгибающих нагрузках
Основные этапы, необходимые в соответствии со стандартом BS 5950 для расчета конструкции углового сварного шва, когда сварная конструкция подвергается воздействию изгибающего момента:

Расчет площади единичного шва (Au): Если у вас есть линия углового шва длиной, скажем, 50 мм ( L) , то площадь единичного шва сварного шва можно рассчитать как:
Au =L*1=50 * 1=50 кв.мм…………………….экв.1

Точно так же, если ваш стык находится между пластиной и прямоугольной трубой поперечного сечения с двумя сторонами прямоугольника 10 мм и 20 мм. Тогда периметр прямоугольника равен 2x(10+20)=60 мм. Таким образом, площадь горловины для данного случая составит 60 кв.мм.

Расчетная прочность сварного соединения (Pw): Это максимально допустимое значение напряжения сварки для конкретного сварного соединения.Спроектируйте угловой шов таким образом, чтобы напряжение, возникающее в соединении, не превышало расчетную прочность (Pw).
Значения расчетной прочности фиксированы и зависят от типа используемого электрода и вида основного материала.
Вы должны получить значение Pw в качестве входных данных при выполнении расчета размера углового сварного шва. Однако, если вы не получили значение Pw в качестве входных данных для проектирования, используйте следующее эмпирическое правило:

Pw=0.5*фу…………………………………………………..экв.2

Где fu — предел прочности на растяжение основного материала.

Рассчитайте момент инерции единицы площади (Iu) для сварного соединения: Это значение момента инерции площади сечения сварного шва, считая длину шва за единицу. Подробнее см. Как рассчитать момент инерции на единицу площади для круглого сварного соединения.
Рассчитайте прямое напряжение сдвига (τs): Два типа напряжения сдвига будут возникать в соединении, подвергаемом только изгибу: прямое напряжение сдвига (τs) и напряжение сдвига из-за изгиба (τb).

τs=F/Au…………………………………………………..экв.3

Где,
F приложенная нагрузка
Au – площадь сварного шва, рассчитанная в соответствии с eq.1

Расчет напряжения сдвига из-за изгиба (τb): Здесь используется следующее уравнение:

τb=M*Y/Iu……………………………………………уравнение 4

Где,
M — изгибающий момент, приложенный к сварному соединению
Y — расстояние между центральной осью и крайним волокном сечения сварного соединения. Для прямоугольного сечения значение Y равно половине глубины поперечного сечения.

Расчет результирующего напряжения (τ): Результирующее напряжение изгиба и напряжения сдвига рассчитывается по формуле:

τ= √(τs* τs + τb* τb)…………………………….eq.5

Рассчитайте размер щели сварного шва (t): Результирующее напряжение, рассчитанное выше ( τ) выше, относится к единичному размеру щели сварного шва.Размер проходного сечения, необходимый для сохранения результирующего напряжения ниже (или равного) расчетному напряжению ( Pw ), составляет:

t= τ/Pw………………………………………………….экв.6

Где,
τ результирующее напряжение, испытываемое соединением
Pw расчетное напряжение для угловой сварки

Рассчитайте длину участка сварного шва (L): Длину участка сварного шва можно найти по приведенному ниже уравнению:

Л=1. 4141*т…………………………………………….экв.7

Где,
т — размер стыка сварного шва

Из соображений практичности при расчете сварного соединения следует учитывать следующее большее значение длины участка сварного шва, полученное в результате расчета прочности сварного шва.

По какой формуле рассчитывается длина шва? — Ответы на все
По какой формуле рассчитывается длина сварного шва?
Площадь избыточного металла шва рассчитывается по формуле (Ш x В)/2.Площадь, обеспечиваемая корневым зазором g x t. Наиболее часто используемые углы скоса b составляют 10° = (tan 0,176), 15° = (tan 0,268), 22,5° = (tan 0,414), 32,5° = (tan 0,637) и 45° = (tan 1,00).
Как рассчитать стоимость сварки?
Шаги, предпринятые для расчета стоимости и времени сварки, следующие:
Рассчитайте объем наплавляемого металла.
Рассчитайте массу металла сварного шва, который необходимо наплавить, исходя из плотности конкретного материала, с которым вы работаете.
Как рассчитать сварочные дюймы в минуту?
Например, предположим, что сварщик прошел 4,5 дюйма за 50 секунд. Разделите 4,5 на 50, и вы получите 0,09 дюйма в секунду. Умножьте 0,09 на 60 (секунд в минуту), и в результате получится 5,4 дюйма в минуту (дюйм/мин). Скорость перемещения этого конкретного сварщика составляет 5,4 дюйма/мин при его/ее текущих параметрах сварки.
Что такое окончательный проход при сварке?
Окончательный сварной шов на трубе называется защитным проходом.Я использую электроды 3/32” 7018 и устанавливаю машину на 80 ампер. При начале новой сварки зажгите дугу на 1 дюйм впереди конца предыдущей сварки, дайте электроду удлиненную дугу и сделайте паузу на кратере.
Какова длина сварного шва?
Длина сварного шва — это линейное расстояние каждого сегмента сварного шва. Длина указана в символе сварки справа от символа сварки. Шаг – это расстояние между центрами каждого из сегментов сварного шва. Он показан справа от длины на символе сварки с тире между ними.
Сколько может выдержать 1-дюймовый сварной шов?
Ответ 927 фунтов на 1/16 ноги на дюйм длины сварного шва является правильным ответом. Другая часть проблемы заключается в том, что вы не можете превысить предел текучести основного металла, умноженный на 0,4, умноженный на площадь сварного шва (т.
Почему сварщики пьют молоко?
Так почему же сварщики пьют молоко? Пары, выделяющиеся при сварке, резке или пайке оцинкованной стали, могут вызвать состояние, известное как лихорадка металлического дыма.Считается, что молоко помогает организму избавиться от токсинов, возникающих при сварке оцинкованной стали, и таким образом предотвращает их заболевание.
Сколько дюймов можно сварить за час?
140 дюймов
Сварщик в среднем может сваривать около 140 дюймов в час. Количество сварных швов в час равно диаметру трубы. Вы можете получить почасовую ставку соединений трубопровода.
Как рассчитать подачу в минуту?
Скорость подачи — это термин, описывающий скорость перемещения при резании. Скорость подачи при фрезеровании обычно выражается в дюймах в минуту (дюйм/мин) и рассчитывается по следующей формуле: дюйм/мин = об/мин × количество. канавок × нагрузка на стружку.
Как рассчитывается WFS?
Умножьте требуемую силу тока вашего сварного шва на скорость горения, связанную с диаметром проволоки, чтобы рассчитать скорость подачи. Используя наш пример, вы должны умножить 125 ампер на скорость горения 2 дюймов, чтобы рассчитать скорость подачи 250 дюймов в минуту.
Что такое горячий проход при сварке?
Горячий проход — это термин, используемый при сварке дымохода, когда валик готов, его быстро зачищают шлифовальной машиной, затем следует горячий проход, он выжигает шлак, оставшийся на стыке между валиком и стенку трубы, шлак часто называют вагонными путями.
Что такое эффективная длина сварного шва?
Пояснение: Расчетная длина углового шва принимается равной общей длине минус удвоенный размер сварного шва. Вычет сделан для того, чтобы учесть образование кратеров на концах свариваемой длины.
Сварка прочнее болтового соединения?
Сварные соединения обычно прочнее болтовых соединений, в значительной степени потому, что их материал не имеет отверстий, необходимых для болтовых соединений. Производственный процесс является определяющим фактором, когда речь идет о прочности соединения: болтовые соединения обеспечивают простоту, а сварные соединения обеспечивают более высокую прочность.
Может ли сварка сделать вас богатым?
Сварщики с 90-м процентилем дохода по профессии, по данным Бюро трудовой статистики, зарабатывают 63 000 долларов в год до вычета налогов. По статистике, это самые высокооплачиваемые работники, и обычно это опытные сварщики с многолетним опытом работы.
Чему сварке труднее всего научиться?
Считается, что самой сложной формой сварки является сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа или сварка TIG. Почему сварка TIG считается одним из самых сложных видов сварки? TIG считается одной из самых сложных форм сварки по очевидным причинам, одна из которых заключается в том, что это утомительный процесс, который сложно освоить.
Как быстро человек может сварить?
Например, скорость сварки на трубопрокатном стане должна составлять от 3 дюймов до 60 футов в минуту, скорость сварки на токарном станке должна составлять от 5 до 60 дюймов в минуту, а скорость сварки на орбитальном сварочном оборудовании должна составлять от 4 до 10 дюймов в минуту.
Сколько футов в час вы можете сварить?
Не знаю, ищете ли вы еще ifo по этому поводу. Обычно мы считаем 10 футов в час консервативным значением для заводской сварки.
Как рассчитывается количество металла шва? – Слюисартярмарка.ком
Как рассчитывается количество металла шва?
Площадь избыточного металла шва рассчитывается по формуле (Ш x В)/2. Площадь, обеспечиваемая корневым зазором g x t. Наиболее часто используемые углы скоса b составляют 10° = (tan 0,176), 15° = (tan 0,268), 22,5° = (tan 0,414), 32,5° = (tan 0,637) и 45° = (tan 1,00). 5) + 0,3 = 3,485 см, поэтому площадь кепки = (3,485 × 0,
Как рассчитать расходные материалы для сварки?
1) Рассчитайте площадь сварного шва (поперечное сечение сварного шва), включая корневую и верхнюю арматуру, в квадратных миллиметрах. 2) Умножьте площадь сварного шва на длину окружности трубы (длину сварного шва), чтобы получить объем сварного шва в кубических миллиметрах. 3) Разделите этот ответ на 1 000 000 000, чтобы получить объем сварного шва в кубических метрах.
Что является присадочным металлом при сварке MIG?
ER4043 — наиболее часто используемая присадочная проволока для сварки MIG. Он сваривает алюминий марок 5050, 5052, 5056, 5083, 5086, 5154, 5356, 5454, 5456. В большинстве случаев используется 100% аргон, а в редких случаях смесь гелия и аргона может использоваться для сварки основных металлов толщиной более ½ дюйма.
Как рассчитывается длина сварки?
Длина сварного шва размером La рассчитывается в соответствии с Ref. [32] часть 4.5. 3.3.. Толщина шва по умолчанию а равна толщине листа/2….Расчет длины сварного шва.
и толщина зева
Фв;Рд расчетное сопротивление сварного шва на единицу длины
fvw. d расчетная прочность сварного шва на сдвиг
фу предел прочности при растяжении сварного шва
Как определить корневой зазор при сварке?
Края пластины должны быть плотно состыкованы (1/32 дюйма.максимальный зазор), как и в случае квадратного стыкового соединения. При удерживании сварочного состава опорой ниже стыка допустимы несколько большие корневые зазоры; если корневой зазор превышает 1/16 дюйма, флюс для дуговой сварки под флюсом следует утрамбовать в зазор перед сварным швом.
Как вы рассчитываете трудозатраты на сварку?
Для электрического оборудования оценку стоимости сварки следует рассчитывать путем умножения напряжения на силу тока и деления на 1000, а также на электрический КПД оборудования, умноженный на цену за кВтч (киловатт-час), время, эксплуатационный коэффициент (фактическое время горения дуги). в час).
Зачем сварщикам нужен присадочный металл?
Добавление наполнителя делает процесс более устойчивым к плохой подгонке. Таким образом, процесс сварки легче контролировать, а качество кромки материала не идеально. Однако для изделий из различных материалов необходимы механизм подачи проволоки и соответствующие наполнители.
При сварке MIG вы толкаете или тянете?
При сварке МИГ низкоуглеродистой стали вы можете использовать технику проталкивания или протягивания, но учтите, что проталкивание обычно обеспечивает лучший обзор и позволяет лучше направить проволоку в соединение.
Что такое свариваемая длина для сварки?
Обычно длина дуги составляет 0,10 дюйма, и это измерение берется за основу. Половина провара сварного шва объединяется с базовым измерением, и в результате получается длина дуги для определенной силы тока.
Как измерить длину ноги для сварки?
Длина ноги относится к расстоянию от корня до пальца ноги и должна быть измерена в обоих направлениях. Размер стороны — это длина сторон воображаемого треугольника, который может быть вписан в реальный сварной шов, как показано элементами L1 и L2 на изображении ниже как для выпуклого, так и для вогнутого углового шва.
Как рассчитать площадь углового шва?
С угловым швом или соединением с одинарным скосом под углом 45° это относительно просто, но расчеты удлиняются по мере усложнения подготовки под сварку. На рис. 1 показано, насколько прост этот расчет для углового сварного шва равной длины; площадь такого сварного шва составляет половину квадрата длины полки, Z.
Где я могу найти общее количество наполнителя, необходимого для сварки?
Результаты вычислений рабочего листа суммируются в строке «Всего», которая выделена полужирным красным шрифтом.Общая потребность в наполнителе, включая допуск на процент восстановления металла шва, указана в ячейке «Общая потребность в наполнителе».
Как рассчитать объем металла шва?
Нам нужно сварить в общей сложности 76,5 дюймов на деталь (взято из примера в нашем предыдущем посте: Расчет веса требуемого металла сварного шва), поэтому общий объем сварного шва для каждой детали составляет (0,0378) x (76,5) = 2,89 кубических дюйма. Поскольку мы свариваем углеродистую сталь, мы используем ее плотность для расчета фунтов металла сварного шва.
Можно ли использовать сварку штепсельной вилкой при сварке MIG?
Использование сварки электрозаклепками может оказаться полезным, если вам не требуется сплошной профиль сварного шва. Импульсная сварка MIG — это метод сварки, при котором используются импульсы тока от источника питания для медленного переноса капель расплавленного присадочного металла, чтобы не образовывались брызги в сварном шве даже при низких параметрах сварки.

Проверка сварных швов по СП
Возможна установка стыковых или угловых швов и по всей длине кромки, частичных швов или прерывистых швов. Предполагается, что стыковые сварные швы имеют ту же прочность, что и сварной элемент, и не проверяются. В случае угловых швов элемент сварки вставляется между интерполяционными звеньями, соединяющими пластины друг с другом. Приварной элемент имеет заданную диаграмму упруго-пластического материала для перераспределения напряжения по длине сварного шва таким образом, чтобы длинные сварные швы, многонаправленные сварные швы или приварка к неукрепленному фланцу имели такое же сопротивление, как и согласно ручному расчету. Наиболее нагруженный элемент сварного шва является решающим при проверке сварного шва.
Наиболее напряженный элемент углового шва сварного шва проверяют по СП 16, кл. 14.1. Длина шва должна быть уменьшена на 10 мм согласно СП 16, кл. 14.1.16.
Проверка металла сварного шва:
\[ \frac{N}{\beta_f k_f l_{we} R_{wf} \gamma_c} ≤ 1,0 \]
Проверка основного металла:
\[ \frac{N}{ \beta_z k_f l_{we} R_{wz} \gamma_c} ≤ 1,0 \]
где:
Н – сила, действующая на сварной элемент
β _f – коэффициент на металл шва из СП 16, табл. 39; коэффициент определяется Code setup – тип сварки и положение сварки (настройки материала шва)
β _z – коэффициент для основного металла из СП 16, табл. 39; коэффициент определяется Code setup – тип сварки и положение сварки (настройки материала шва)
k _f – размер участка сварного шва, соотношение сторон углового шва принимается 1:1
$ l_{we} = \frac{l_w}{l} \cdot l_e $ — расчетная длина сварного элемента
l _w = l – 10 мм – расчетная длина шва
l – фактическая длина шва
l _e – фактическая длина сварного элемента
$ R_{wf} = 0.55 \frac{R_{wun}}{\gamma_{wm}} $ — предел прочности металла шва — СП 16, табл. 4
R _wz = 0,45 R _un – предел прочности основного металла – СП 16, таблица 4
γ _c – коэффициент эксплуатации – SP 16, таблица 1, редактируется в настройках кода
R _wun – норматив прочности металла углового шва из СП 16, таблица D2
γ _wm – частичный запас прочности по металлу шва, γ _wm = 1. 25 для R _wun ≤ 490 МПа и γ _wm = 1,35 иначе – СП 16, таблица 4
R _un – расчетная прочность соединенной стали
9 R _Wan [MPA]
сварочный материал R _WF [MPA]
E42 410 180
E46 450 450 450 450 в 200
Е50 490 215
Е60 590 240
Е70 685 280
Е85 835 340
Гравитационный тип положения сварки может быть установлен при выборе сварочного электрода и типа сварки в настройках кода.2 } \]
ЗАПИСКА НА ЛЕКЦИЮ ESDEP [WG11]
ЗАПИСКА НА ЛЕКЦИЮ ESDEP [WG11]
Предыдущий | Далее | Содержание
ESDEP WG 11
КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ: СТАТИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА

ЦЕЛЬ/ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
Представить общие методики проведения расчетов по определению прочности стыковых и угловых швов.
ПРЕДПОСЫЛКИ:
Лекции 1Б.5: Введение в проектирование зданий
Лекция 2.1: Характеристики железоуглеродистых сплавов
Лекция 2.3: Технические свойства сталей
Лекция 3.2: Монтаж
Лекция 3.5: Изготовление/монтаж зданий
Лекция 3.6: Проверка/обеспечение качества
Лекция 11.1.2: Введение в проектирование соединений
Лекция 11.2.1: Общие сведения о сварных соединениях
СВЯЗАННЫЕ ЛЕКЦИИ:
Лекция 2.4: Марки стали и качества
Лекция 2.6: Свариваемость конструкционных сталей
Лекция 3.3: Принципы сварки
Лекция 3.4: Сварочные процессы
Лекции 11.4: Анализ связей
ОБЗОР:
Изложены основы для расчета прочности сварного шва. Большая часть лекции посвящена фактическому распределению напряжений и деформируемости угловых и стыковых швов. Некоторые экспериментальные результаты представлены, чтобы показать актуальность расчетных формул. поперечная сила в плоскости горловины поперек оси сварного шва [Н]
F _t// поперечная сила в плоскости горловины параллельно оси шва [Н]
f _u номинальное предельное напряжение основного металла при растяжении [МПа]
f _vw расчетная прочность сварного шва на сдвиг [МПа]
L _j длина соединения внахлестку [мм]
L _w длина сварного шва (в длинном стыке) [м]
l длина сварного шва [мм]
b
_w коэффициент корреляции
b
_LW Понижающий коэффициент для длинного шва
г
_MW частичный запас прочности для сварных швов
с
₁ нормальное напряжение перпендикулярно плоскости площадь поперечного сечения сварного шва [МПа]
с
₂ нормальное напряжение, параллельное оси сварного шва [МПа]
с
_экв. эквивалентное напряжение [МПа]
t
₁ напряжение сдвига в плоскости горловины поперек оси сварного шва [МПа]
t
₂ напряжение сдвига в плоскости горловины параллельно оси сварного шва [МПа]
Цель этой лекции — представить основу для расчета прочности сварного шва в соответствии с Еврокодом 3 [1], обсудить допущения, на которых основаны методы, и изучить общие методы, используемые для определения напряжений в сварных швах. На практике расчеты сварных швов в основном касаются угловых швов, так как они составляют примерно 80% всех сварных швов конструкций. По этой причине в лекции основное внимание уделяется угловым швам и меньше внимания уделяется другим типам швов (стыковым, щелевым, пробочным).
При проектировании сварных швов делаются три основных предположения [2]:
Сварные швы представляют собой однородные и изотропные элементы.
Детали, соединенные сваркой, жесткие и их деформации незначительны.
Учитываются только номинальные напряжения от внешних нагрузок. Влияние остаточных напряжений, концентрации напряжений и формы сварных швов не учитывается при статическом расчете.
Эти допущения приводят к равномерному распределению напряжения в сварном шве, тогда как вдоль сварного шва наблюдается изменение напряжения и деформации. Фактически концентрации напряжений и остаточные напряжения могут локально достигать предела текучести. Однако пластичность материала приводит к перераспределению напряжений по длине шва, что приводит к заметному снижению величины напряжения. Перераспределение происходит и при воздействии на шов внешних нагрузок. Согласно теории пластичности конечное распределение напряжения будет оптимальным, когда предел текучести будет достигнут по всей длине сварного шва.
Еврокод 3 [1] определяет, что присадочный металл должен иметь механические свойства (предел текучести, предел прочности при растяжении, удлинение при разрушении и минимальное значение энергии для V-образного надреза по Шарпи), равные или лучше, чем соответствующие свойства основного материала.Поэтому при расчете и проектировании сварных швов прочность основного материала обычно принимается в качестве эталонной прочности.
Хотя угловые сварные швы являются более важным случаем, стыковые сварные швы обрабатываются в первую очередь, поскольку требования к конструкции проще.
При правильном выполнении процесса сварки присадочный металл стыкового шва может считаться основным металлом. Следовательно, для определения сопротивления соединения расчет ведется по площади горловины, т. е.е. площадь проникновения. В зависимости от провара различают два вида стыковых швов: полный и частичный провар.
2.1 Стыковые сварные швы с полным проваром
Для стыкового сварного шва с полным проплавлением расчет не требуется, поскольку прочность присадочного металла не ниже прочности основного металла более слабой соединяемой части, а толщина шва шва равна толщине листа, см. рис. 1. Таким образом, сварку встык можно рассматривать просто как замену основного материала.
2.2 Стыковые сварные швы с частичным проплавлением
Для стыкового шва с частичным проваром толщина шва, учитываемая в проекте, представляет собой слегка уменьшенную глубину подготовки. В соответствии с Еврокодом 3 [1] за толщину стыка следует принимать глубину стыковой препарации минус 2 мм, где препарирование — это глубина фаски, см. рис. 2. Однако, если были проведены соответствующие технологические испытания, толщину можно принять равной препарату.
Тавровое стыковое соединение с частичным проваром с наложенными угловыми швами может рассматриваться как стыковой шов с полным проплавлением, если общая толщина шва больше толщины материала, а размер зазора соответствует определенным условиям (рис. 3).
2.3 Распределение напряжения в стыковых сварных швах
Как уже отмечалось, при расчете сварного шва предполагается равномерное распределение напряжений по длине сварного шва. В предельном состоянии пластическое перераспределение напряжений делает это предположение более или менее верным.На упругой стадии, которая представляет интерес для расчета на усталость, напряжения распределяются неравномерно, особенно когда предел текучести присадочного металла намного выше, чем предел текучести основного металла. Например, рассмотрим стержень, нагруженный осевой растягивающей силой, как показано на рисунке 4. Стержень удлинится, и из-за эффекта коэффициента Пуассона его начальная ширина уменьшится. Это боковое сокращение является равномерным, если стержень однороден. Но вблизи линии сварки, имеющей другой предел текучести, поперечное сужение меньше, чем в основном металле.Этот эффект вызывает различное распределение напряжения вдоль сварного шва (рис. 4), при котором растягивающее напряжение в центре больше, чем среднее напряжение.
Хорошей инженерной практикой является предотвращение высоких концентраций напряжений, возникающих на острых входящих углах в соединениях, соединяющих различные поперечные сечения. Особенно важно избегать концентрации напряжений, если соединение будет подвергаться усталостным нагрузкам. Для снижения концентрации напряжений рекомендуется постепенный переход от одного участка к другому (рис. 5).Эти аспекты также обсуждаются в лекции по расчету на усталость и в лекции 3.5 и Лекция 3.6 по изготовлению и монтажу металлоконструкций.
3.1 Допущения
Допущения, принятые для расчетов угловых швов в соответствии с Еврокодом 3 [1], касаются механических и геометрических характеристик. Как уже указывалось, механические свойства присадочного металла должны быть совместимы со свойствами основного материала.Площадь поперечного сечения углового шва, учитываемая при расчете, показана на рис. 6. Эта площадь поперечного сечения является произведением толщины поперечного сечения и эффективной длины сварного шва. Как правило, эффективная длина углового шва равна общей длине полноразмерного углового шва, включая торцевые возвраты, если угловой шов непрерывный. Для длинных швов и прерывистых швов эффективная длина может быть уменьшена.
Угловые сварные швы, необходимые для восприятия нагрузок, обычно производятся с толщиной шва не менее 4 мм.Сварные швы с эффективной длиной менее 40 мм или 6-кратной толщины шва, в зависимости от того, что больше, следует игнорировать для передачи усилий.
3.2 Основной метод
Здесь описан основной метод расчета угловых швов. Он указан в Еврокоде 3, Приложение M [1] как альтернативный метод проектирования.
Нагрузка, действующая на угловой шов, разлагается на составляющие нагрузки, параллельные и поперечные продольной оси сварного шва, а также нормальные и поперечные плоскости его горловины (см. рисунок 6). /ал — напряжение сдвига в плоскости области горла, поперечной оси сварного шва.
t ₂ = F _t// /al — напряжение сдвига в плоскости области горла, параллельной оси сварного шва.
s ₂ — нормальное напряжение, параллельное оси сварного шва.
Нормальное напряжение s ₂ не учитывается, так как поперечное сечение сварного шва очень мало и имеет пренебрежимо малую прочность по сравнению с прочностью области шва, подверженного сдвиговой составляющей напряжения t ₂ .
Применение критерия фон Мизеса к этим компонентам напряжения дает эквивалентное напряжение s _eq в области горловины сварного шва:
с _экв = Ö[с ₁ ² + 3(t ₁ ² + t ₂ ² )] (1)
Еврокод 3, Приложение M [1] определяет, что угловой шов будет адекватным, если выполняются оба следующих условия:
s _eq f _u /(b _w g _Mw ) (2)
и с ₁ f _u /г _Mw
где
f _u номинальный предел прочности при растяжении более слабой части соединения.
г
_Mw — частичный запас прочности для сварных швов (= 1,25).
Значение коэффициента корреляции b _w следует принимать следующим образом:
EN10025 Марка стали
Предел прочности при растяжении f _u
Коэффициент корреляции b _w
С235
С275
С355
360 Н/мм ²
430 Н/мм ²
510 Н/мм ²
0,8
0,85
0,9
Для промежуточных значений f _u значение b _w может быть определено линейной интерполяцией.
3.3 Метод среднего напряжения
Еврокод 3 дает в основном тексте упрощенную расчетную формулу, которая не требует определения компонентов напряжения в сварном шве. Формула основана на методе среднего напряжения, который рассматривает прочность сварного шва как равную прочности на сдвиг, независимо от направления действующей на него силы. Поскольку сварной шов является самым слабым при чистом сдвиге, метод среднего напряжения всегда дает надежные результаты.
Угловые сварные швы должны удовлетворять:
F/a1 f _vw = f _u /[…3.b _w g _Mw ](3)
где
F — внешняя сила, действующая на сварной шов.
f _vw — расчетная прочность сварного шва на сдвиг.
3.4 Длинные сварные швы
На рис. 7 показано распределение напряжения для длинных сварных швов внахлестку. Распределение аналогично тому, которое наблюдается в длинных заклепочных или болтовых соединениях (см. лекции 11.3). На концах соединения возникают большие напряжения. В конечном состоянии, непосредственно перед разрушением, пластическая деформация вблизи концов способствует более равномерному напряжению сдвига в сварных швах. Однако при длинном соединении перераспределение напряжений не будет полностью равномерным.
Еврокод 3 указывает, что расчетное сопротивление для длинного сварного шва в соединении внахлестку должно быть умножено на понижающий коэффициент b _lw для учета влияния неравномерного распределения напряжений. Если соединение внахлестку длиннее 150
б _LW = 1,2 — 1
где
L _j – общая длина нахлеста в направлении передачи усилия.
Для угловых швов длиной более 1,7 м, соединяющих поперечные ребра жесткости в листовых элементах
б _LW = 1,1 —
а 0,6 б _ДВ 1,0
где
L _w длина сварного шва (в метрах)
Прочность щелевых и пробочных швов рассчитывается по методу среднего напряжения, как и для угловых швов. При расчете эффективная площадь щелевого или пробочного шва принимается за площадь щели или отверстия.
Приведена база для расчета прочности сварных швов.
Отмечено, что остаточными напряжениями и концентрациями напряжений пренебрегают, так как в предельном состоянии происходит значительное перераспределение напряжений. Однако для длинных швов в соединениях внахлестку учитывается неравномерное распределение напряжений.
Как правило, стыковые сварные швы не требуют расчетов при проектировании. Расчет требуется только в случае сварных швов с частичным проплавлением.
В соответствии с Еврокодом 3 для расчета угловых швов дается метод среднего напряжения, а также альтернативный метод (Приложение M). Метод среднего напряжения не требует расчета отдельных замечаний по напряжению в сварных швах, но обычно дает более консервативные результаты.
6. ССЫЛКИ
[1] Еврокод 3: «Проектирование стальных конструкций»: ENV 1993-1-1: Часть 1: Общие нормы и правила для зданий, CEN, 1992.
[2] Бреслер Б., Лим Т.Ю., Скальци, Дж.