Розрахунок на міцність зварених швів
По орієнтації щодо прикладених сил розрізняють:
лобові шви - перпендикулярні силам;
флангові шви - паралельні силам;
косі шви - під кутом до сил.
Ці види швів у різних сполученнях застосовуються в різних з'єднаннях.
З'єднаннявстыкзвичайно виконуються лобовими швами. При якісному зварюванні з'єднання руйнуються не по шві, а в зоні температурного впливу. Тому розраховуються на міцність по перетині деталей, що з'єднують, без обліку стовщення швів. Найбільш часті випадки - робота на розтягання й на вигин.
Напруги розтягання: sраст=Q / S = Q / bd ≤ [sраст]шва.
Напруги вигину: sизг = Mизг / W = 6 Mизг / bd 2 ≤[sизг]шва.
Напруги шва, що допускають, [( раст] шва й [( изг] шва приймаються в розмірі 90% від відповідних напруг матеріалу, що допускають, що зварюють деталей.
З'єднання внахлёстку виконуються лобовими, фланговими й косими швами.
Лобові шви в інженерній практиці розраховують тільки по дотичних напруженнях. За розрахунковий перетин приймають бісектрису m-m, де звичайно спостерігається руйнування. Розрахунок тільки по дотичних напруженнях не залежить від кута додатка навантаження.
При цьому τ = Q / (0,707 k l)≤[τ']шва.
Флангові шви характерні нерівномірним розподілом напруг, тому їх розраховують по середніх дотичних напруженнях. При дії сили, що розтягує, дотичні напруження рівні:
τ = Q / (2*0,707d l)≤[τ']шва.
При дії моменту:
τ =M/(0,707kd l)≤[τ']шва.
Якщо шви несиметричні, то навантаження на флангові шви розподіляються за законом важеля Q1,2 = Q l1,2 / ( l1 + l2), де l1 й l2 – довжини швів.
При цьому шви розраховують по відповідних навантаженнях, а довжини швів призначають пропорційно цим навантаженням. Дотичні напруження у швахτ1,2 = Q1,2 / (1,414 d l1,2 ) ≤ [τ']шва.
Косі шви розраховуються аналогічним образом. Навантаження Q розкладається на проекції в поздовжньому й нормальному напрямках до шва, а далі виконуються розрахунки лобового й флангового швів.
Комбіновані лобові й флангові шви розраховують на основі принципу розподілу навантаження пропорційно несучої здатності окремих швів. При дії сили Q дотичні напруги рівні:
τQ = Q / [0,707k (2lф+ lл )]≤[τ']шва.
Якщо діє момент M, то
τM = M / [0,707k lл (lф+ lл /6)]≤[τ']шва.
При спільній дії сили й моменту дотичні напруження складаються τ = τМ + τQ ≤[τ']шва.
Таврові й кутові шви з'єднують елементи в перпендикулярних площинах. Виконуються або стиковим швом з обробленням крайок (а), або кутовим без оброблення крайок (б). При нагружении згинальним моментом і силою міцність з'єднання оцінюють:
для стикового шва (а) по нормальних напругах
s= 6M/ (bd2) + Q / (ld )≤[sраст]шва,
для кутового шва (б) по дотичних напруженнях
τ = 6M/(1,414l2k)+Q / (1,414 lk )≤[τ']шва.
У кожному разі для розрахунку самих складних зварених швів спочатку необхідно привести силу й момент до шва й розподілити їх пропорційно несучої здатності (довжині) всіх простих ділянок. Таким чином, будь-який складний шов зводиться до суми найпростіших розрахункових схем.