Пример 1
Расчетная схема сварного соединения показана на рис. 1.1.
Рис. 1.1
Рассчитать сварное соединение, схема которого показана на рисунке, при следующих исходных данных: Fx = 54 кН, Fz = 12 кН,
T = 9,6 кНм, L= 600 мм, D = 160 мм , d = 10 мм.
Материал свариваемых элементов – сталь 3. Сварка ручная электродом Э42А.
Рассмотрим два варианта сварного соединения: стыковыми швами с разделкой кромок и угловыми швами без разделки кромок (рис.1.2).
Cварное сечение представляет собой тонкое кольцо. Поэтому для определения геометрических характеристик сечения воспользуемся упрощенными формулами, приведенными в табл.1.1 приложения 1.
.
Рис. 1.2.
Рассматриваем вариант 1 – сварное сечение реализуется стыковым швом, обеспечиваемым разделкой кромок.
Площадь сечения
Моменты сопротивления сечения относительно осей
Полярный момент сопротивления сечения
Изгибающий момент, действующий в сечении,
Напряжения в сварном сечении:
- от силы Fx
9,6 МПа;
- от изгибающего момента M
- от крутящего момента Т
18,9 МПа;
- от силы Fz , действующей в плоскости сварного шва
2,1 МПа.
Рис. 1.3.
Исходя из рис. 1.3, определим эквивалентное напряжение, действующее в верхней точке сварного сечения, как наиболее нагруженной:
= ) =
= 50,2 МПа.
Прочность сварного сечения обеспечена, так как
= 140 МПа.
Рассматриваем вариант 2 – сварное сечение реализуется угловым швом, катет которого к = 10 (см. рис. 1.2).
Эффективная толщина углового шва = 0,7. 10 = 7 мм.
Площадь сечения
Моменты сопротивления сечения относительно осей
Полярный момент сопротивления сечения
Примечание. В угловых швах независимо от направления нагрузок действуют только касательные напряжения.
Ошибка! Ошибка связи.Ошибка! Ошибка связи.Ошибка! Ошибка связи.Ошибка! Ошибка связи.Ошибка! Ошибка связи.Напряжения в сварном сечении:
- от силы Fx
- от изгибающего момента M
40,4 МПа;
- от крутящего момента Т
30,0 МПа;
- от силы Fz, действующей в плоскости сварного шва
Рис.1.4
Исходя из рис.1.4, определим эквивалентное напряжение, действующее в верхней точке сварного сечения, как наиболее нагруженной:
= =
= 61,9 МПа.
Прочность сварного сечения обеспечена, т.к.
Таким образом, сварное сечение является работоспособным в случае применения как стыковых швов, так и угловых.