焊接角焊縫演示文稿

焊接角焊縫演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共55頁(yè)。優(yōu)選焊接角焊縫當(dāng)前2頁(yè)，總共55頁(yè)。45°BACEDhfhfhe圖中，

hf—焊腳尺寸，

he—焊縫有效厚度。并有，

he=0.7hf，

he—總是450斜面上的最小高度。當(dāng)前3頁(yè)，總共55頁(yè)。

直角焊縫：=900a)普通焊縫b)平坡焊縫c)凹焊縫

普通焊縫：兩焊腳尺寸都等于hf

，常用。但應(yīng)力集中較嚴(yán)重（材料突變嚴(yán)重）。

平坡焊縫：是在一側(cè)焊腳處將焊縫寬度加寬至1.5hf而成。易焊，應(yīng)力集中介于普通焊縫與凹焊縫之間。

凹焊縫：兩邊的焊縫寬度被加寬成凹面，應(yīng)力集中小，用于受動(dòng)荷的結(jié)構(gòu)中可提高疲勞強(qiáng)度，但手工焊費(fèi)工。ab當(dāng)前4頁(yè)，總共55頁(yè)。（2）斜角角焊縫我們主要討論直角焊縫（d）斜銳角焊縫d)e)（e）斜鈍角焊縫f)（f）斜凹面角焊縫

兩焊邊夾角α>90°或α<90°的焊縫稱為斜角角焊縫。斜角角焊縫常用于鋼漏斗和鋼管結(jié)構(gòu)中。

對(duì)于α>135°或α<60°斜角角焊縫，除鋼管結(jié)構(gòu)外,不宜用作受力焊縫。當(dāng)前5頁(yè)，總共55頁(yè)。按角焊縫與外力的關(guān)系可分為：（1）正面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。（2）側(cè)面角焊縫：作用力方向與焊縫長(zhǎng)度方向平行。（3）斜焊縫：作用力方向與焊縫方向斜交。N側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫正面角焊縫斜焊縫統(tǒng)稱為圍焊縫當(dāng)前6頁(yè)，總共55頁(yè)。角焊縫的構(gòu)造要求1、焊角尺寸hf的構(gòu)造要求

為了避免因焊腳尺寸過大或過小而引起“燒穿”、“變脆”等缺陷，以及焊縫長(zhǎng)度太長(zhǎng)或太短而出現(xiàn)焊縫受力不均勻等現(xiàn)象，對(duì)角焊縫的焊腳尺寸、焊縫長(zhǎng)度還有限制。在計(jì)算角焊縫連接時(shí)，除滿足焊縫的強(qiáng)度條件外，還必須滿足以下構(gòu)造要求。

（1）最大焊腳尺寸

①為了避免焊縫處局部過熱，減小焊件的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，除鋼管結(jié)構(gòu)除外，hf,max應(yīng)滿足以下要求:當(dāng)前7頁(yè)，總共55頁(yè)。

若另一焊件厚度t1＜t時(shí)，還應(yīng)滿足hf,max≤1.2t1

hf,max≤1.2t1式中:t1—較薄焊件厚度。②對(duì)于板件邊緣的角焊縫,尚應(yīng)滿足以下要求：當(dāng)

t>6mm時(shí)，hf,max≤t-(1～2)mm當(dāng)

t≤6mm時(shí)，hf,max≤t

hftt1t1＜ttt1hf貼邊焊縫當(dāng)前8頁(yè)，總共55頁(yè)。（2）最小焊腳尺寸

為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開裂，hf,min

還應(yīng)滿足以下要求:式中:

t——較厚焊件厚度另外：對(duì)埋弧自動(dòng)焊hf,min可減小1mm;

對(duì)T形連接單面角焊縫hf,min應(yīng)增加1mm;

當(dāng)t≤4mm時(shí),hf,min=t

取整mm數(shù)，小數(shù)點(diǎn)以后只進(jìn)不舍。hftt1t1＜t當(dāng)前9頁(yè)，總共55頁(yè)。

（3）設(shè)計(jì)焊角尺寸hf

應(yīng)滿足

（1）側(cè)面角焊縫的最大計(jì)算長(zhǎng)度2、焊縫計(jì)算長(zhǎng)度的構(gòu)造要求

側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長(zhǎng)度方向受力不均兩端大而中間小。焊縫越長(zhǎng)，應(yīng)力集中越顯著。如果焊縫長(zhǎng)度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；但是當(dāng)焊縫長(zhǎng)度超過某一限值后，可能首先在焊縫兩端發(fā)生破壞而逐漸向中間發(fā)展，最終導(dǎo)致焊縫破壞。當(dāng)前10頁(yè)，總共55頁(yè)。

當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上限值時(shí)，計(jì)算時(shí)超出部分不予考慮；但當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，lw不受此限制.故側(cè)面焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：

（2）側(cè)面角焊縫的最小計(jì)算長(zhǎng)度

對(duì)于焊腳尺寸大而長(zhǎng)度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且起滅弧坑相距太近，使焊縫不可靠。焊縫越短應(yīng)力集中也越嚴(yán)重，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定：此規(guī)定適合正面角焊縫和側(cè)面角焊縫。當(dāng)前11頁(yè)，總共55頁(yè)。（3）側(cè)面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度（1）當(dāng)板件端部?jī)H采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)：3、搭接連接的構(gòu)造要求NNlw2hf2hfNNl2l1b鋼板拱曲當(dāng)前12頁(yè)，總共55頁(yè)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，連接的承載力與b/lw有關(guān)。當(dāng)b/lw＞1時(shí)，連接承載力隨比值增大明顯下降，這是由于應(yīng)力傳遞的過分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力不均所致，為防止連接強(qiáng)度過分降低，規(guī)范規(guī)定：

b/

lw≤1

為避免因焊縫橫向收縮引起板件的拱曲太大，要求：

b≤16t（t>12mm）或190mm（t≤12mm）

式中：b為兩側(cè)焊縫的距離；

lw為側(cè)焊縫計(jì)算長(zhǎng)度；

t為較薄焊件的厚度。當(dāng)前13頁(yè)，總共55頁(yè)。

（2）在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，且不得小于25mm。

（3）當(dāng)焊縫端部在焊件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)將焊縫延續(xù)繞過轉(zhuǎn)角加焊2hf。避開起落弧發(fā)生在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。t1t2

（t1＜t2）2hf2hf2hf焊縫繞角2hf當(dāng)前14頁(yè)，總共55頁(yè)。二、角焊縫連接的基本計(jì)算公式1、應(yīng)力分析

焊縫是一個(gè)塊體，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，計(jì)算時(shí)把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度he確定最危險(xiǎn)截面（順著焊縫方向的平面），通常稱為有效截面。

hfdcbadcbahehfhfhfhe有效截面——焊縫兩焊腳面交線（aa）與有效厚度he組成的截面（下圖中adda）。當(dāng)前15頁(yè)，總共55頁(yè)。（1）側(cè)焊縫

這些剪應(yīng)力實(shí)際分布不均。試驗(yàn)表明兩頭大中間小。考慮到出現(xiàn)塑性后應(yīng)力重分布，規(guī)范規(guī)定在焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)按均勻分布計(jì)算。NNN

N

有效截面上只有與焊縫長(zhǎng)度方向平行的剪應(yīng)力

。當(dāng)前16頁(yè)，總共55頁(yè)。（2）端（正面）焊縫N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2⊥⊥有效截面上與焊縫長(zhǎng)度方向垂直的正應(yīng)力⊥和剪應(yīng)力⊥

。正面角焊縫剛度大，破壞時(shí)變形小，強(qiáng)度比側(cè)縫高，但塑性變形能力比側(cè)縫小，常呈脆性破壞。當(dāng)前17頁(yè)，總共55頁(yè)。（3）一般受力的焊縫FNV

作用在T型連接焊縫上的一般力N，可以分解為平行于焊縫方向的力V和垂直于的焊縫方向力F。f分解為：⊥和⊥?！汀蚔產(chǎn)生

；F產(chǎn)生f，有效截面上有：

⊥

、

⊥

、

。f⊥∥=當(dāng)前18頁(yè)，總共55頁(yè)。2、角焊縫的強(qiáng)度

（1）有效截面上的應(yīng)力狀態(tài)前面已經(jīng)說明：最一般情況（同時(shí)有端焊縫，側(cè)焊縫性質(zhì)的一般受力焊縫），有效截面上有三個(gè)應(yīng)力、∥

、

。

—正應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面外垂直

∥—剪應(yīng)應(yīng)，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)平行

—剪應(yīng)力，與焊縫長(zhǎng)度方向（x）面內(nèi)垂直xyzdcdcaahe當(dāng)前19頁(yè)，總共55頁(yè)。角焊縫強(qiáng)度條件一般表達(dá)式：P43（2-12）當(dāng)前20頁(yè)，總共55頁(yè)。三、角焊縫連接的計(jì)算1、受軸心力作用時(shí)的計(jì)算①側(cè)焊縫——作用力平行于焊縫長(zhǎng)度方向的角焊縫dNadccaxlwheNN（2-14）當(dāng)前21頁(yè)，總共55頁(yè)。②端焊縫——作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的角焊縫yzadcdcahe

f③兩方向力綜合作用的角焊縫N

f——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高系數(shù)，對(duì)承受靜力荷載或間接動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.22，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)取1.0。當(dāng)前22頁(yè)，總共55頁(yè)。④周圍角焊縫（三面圍焊，菱形）當(dāng)前23頁(yè)，總共55頁(yè)。例

設(shè)計(jì)如圖所示一雙蓋板的對(duì)接接頭。已知鋼板截面250x14,蓋板截面為2-200x10,受軸心力N=700kN（靜荷載），鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。

解：確定焊縫的焊腳尺寸hfhfmax=t-(1~2)mm=10-(1~2)mm=8~9mm（施焊時(shí)一般難以焊滿整個(gè)厚度）

且hfmax<=1.2tmin=1.2×10=12mm(防止產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力和焊接變形）

hf>hfmin=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷卻過快產(chǎn)生淬硬組織）所以hf

取8mmNNNNa)當(dāng)前24頁(yè)，總共55頁(yè)。1、采用側(cè)面角焊縫因用雙蓋板，接頭一側(cè)共有4條焊縫，每條焊縫所需計(jì)算長(zhǎng)度為：NNNNa)蓋板總長(zhǎng)：L＝（200+2×8）×2+10=442mm,取L＝450mm當(dāng)前25頁(yè)，總共55頁(yè)。2、采用三面圍焊NNNN正面角焊縫所能承擔(dān)的內(nèi)力N’為：接頭一側(cè)所需側(cè)縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：蓋板總長(zhǎng)：L＝（73.3+8）×2+10=172.6mmm,取180mm.當(dāng)前26頁(yè)，總共55頁(yè)。

在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊。腹桿受軸心力作用，為了避免焊縫偏心受力，焊縫所傳遞的合力的作用線應(yīng)與角鋼桿件的軸線重合。

如左圖鋼桁架節(jié)點(diǎn)，弦桿和腹桿采用雙角鋼組成的T形截面，腹桿通過節(jié)點(diǎn)板與弦桿連接。6-11010-1506-11010-1508170190130120285252、角鋼連接的角焊縫計(jì)算當(dāng)前27頁(yè)，總共55頁(yè)。（1）角鋼用兩面?zhèn)群缚p與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算

K1、

K2——焊縫內(nèi)力分配系數(shù)；N1

、N2——分別為角鋼肢背和肢尖傳遞的內(nèi)力。肢背焊縫肢尖焊縫xxlw1lw2NN1N2cb當(dāng)前28頁(yè)，總共55頁(yè)。角鋼與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)

0.350.65不等邊角鋼（長(zhǎng)邊相連）0.250.75不等邊角鋼（短邊相連）0.30.7等邊角鋼肢尖k2肢背k1內(nèi)力分配系數(shù)截面及連接情況當(dāng)前29頁(yè)，總共55頁(yè)。

設(shè)計(jì)時(shí)先假定正面角焊縫的焊腳尺寸hf3

，并求出它所分擔(dān)的內(nèi)力N3

：通過平衡關(guān)系，可得肢背和肢尖焊縫分擔(dān)的內(nèi)力為:xxlw1lw2NN1N2cbN3（2）角鋼用三面圍焊與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算當(dāng)前30頁(yè)，總共55頁(yè)。利用前面lw1、lw2表達(dá)式可得肢背、肢尖焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度。肢背焊縫肢尖焊縫xxlw1NN1cbN3（3）角鋼用“L”型焊縫與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算當(dāng)前31頁(yè)，總共55頁(yè)。

令N2＝0，由式，得：L形圍焊角焊縫計(jì)算公式為：若求出得hf3大于hfmax,則不能采用L形圍焊由水平平衡關(guān)系，得：

未采用繞角焊時(shí)采用繞角焊時(shí)當(dāng)前32頁(yè)，總共55頁(yè)?！纠?/p>

試確定下圖所示承受靜態(tài)軸心力的三面圍焊連接的承載力及肢尖焊縫的長(zhǎng)度。已知角鋼為2∠125×10,與厚度為8mm的節(jié)點(diǎn)板連接,其肢背搭接長(zhǎng)度為300mm,焊腳尺寸均為hf=8mm,鋼材為Q235B,手工焊,焊條為E43型。當(dāng)前33頁(yè)，總共55頁(yè)。由公式可知：肢背角焊縫所能承受的內(nèi)力為：【解】角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)，正面角焊縫長(zhǎng)度，則正面角焊縫能承擔(dān)的內(nèi)力為：當(dāng)前34頁(yè)，總共55頁(yè)。由此可算出肢尖焊縫的長(zhǎng)度為：由公式計(jì)算肢尖焊縫承受的內(nèi)力為：當(dāng)前35頁(yè)，總共55頁(yè)。3、彎矩、剪力和軸心力共同作用下的T形連接角焊縫計(jì)算b)1a)形心MNVo1有效截面AABB焊縫受M、V、N作用當(dāng)前36頁(yè)，總共55頁(yè)。a)形心MNVo1有效截面c)XXlw

剪力V與焊縫軸線平行，構(gòu)成側(cè)焊縫受軸力作用的狀態(tài)，在有效截面上產(chǎn)生均勻分布剪應(yīng)力。

軸力N與焊縫軸線垂直，形成垂直于焊縫方向的均勻分布應(yīng)力fN。f=當(dāng)前37頁(yè)，總共55頁(yè)。

在彎矩M作用下，有效截面上產(chǎn)生垂直于焊縫方向且按三角形分布的應(yīng)力M

W—角焊縫有效截面繞x軸（圖）的抵抗矩。b)1a)形心MNVo1有效截面AABBc)XXlw有效截面當(dāng)前38頁(yè)，總共55頁(yè)。在“1”點(diǎn)處，有垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的最大應(yīng)力f，且

形心MNVo11當(dāng)前39頁(yè)，總共55頁(yè)。例設(shè)計(jì)牛腿與鋼柱間的連接角焊縫（周邊圍焊），并驗(yàn)算角焊縫強(qiáng)度。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。偏心力N=400kN（間接動(dòng)力荷載引起），e=25cm。NVMa)b)c)當(dāng)前40頁(yè)，總共55頁(yè)。分析焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；這是一個(gè)只有彎矩和剪力作用的問題。剪應(yīng)力由兩條豎向焊縫（牛腿腹板焊縫）承受。當(dāng)前41頁(yè)，總共55頁(yè)。計(jì)算

①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2②作用在焊縫上的力

V=N=400×103NM=Ne=400×25×104=10000×104N·mm③擬定焊腳尺寸hf

考慮到牛腿腹板厚為10mm，受間接動(dòng)力荷載。設(shè)計(jì)hf=8mm，并將所有焊腳尺寸取相同值。④計(jì)算焊縫截面抗剪面積Af、慣性矩IxNVMa)當(dāng)前42頁(yè)，總共55頁(yè)。Af=0.7×8×360×2=4032mm2Ix=0.7×8×200(205.6-5.6/2)2×2+0.7×8(95-5.6)(180-5.6/2)2×4+0.7×8×3603×2/12=19897×104mm4⑤確定危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力由應(yīng)力分布圖知，腹板上端焊縫和翼緣下側(cè)焊縫交點(diǎn)最危險(xiǎn)，該點(diǎn)至中性軸距離為

y=180mm。各項(xiàng)應(yīng)力為：

b)當(dāng)前43頁(yè)，總共55頁(yè)?！鄰?qiáng)度滿足要求c)當(dāng)前44頁(yè)，總共55頁(yè)。例

設(shè)計(jì)圖中節(jié)點(diǎn)板和預(yù)埋鋼板間的角焊縫。偏心力P=150kN（靜荷載）。鋼材Q235，手工焊，焊條E43型。

100100·20P453VNM節(jié)點(diǎn)板預(yù)埋鋼板當(dāng)前45頁(yè)，總共55頁(yè)。分析焊腳尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定；荷載P不通過焊縫截面形心，使焊縫受軸力N、剪力V、彎矩M。屬于角焊縫受彎矩、剪力、軸心力共同作用的情形。當(dāng)前46頁(yè)，總共55頁(yè)。計(jì)算①確定焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw

查《規(guī)范》得ffw=160N/mm2②作用在焊縫上的力

N=3P/5=3×150/5=90kNV=4P/5=4×150/5=120kNM=Ne=90×2=180kN-cm③擬定焊腳尺寸hf

考慮到連接板件厚度為10mm，受靜力荷載。取

hf=8mm。④確定危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)力焊縫下端點(diǎn)最危險(xiǎn)，該點(diǎn)各項(xiàng)應(yīng)力為：100100·20當(dāng)前47頁(yè)，總共55頁(yè)?！?/p>

焊縫強(qiáng)度富裕量較大是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)板尺寸較大的緣故，而節(jié)點(diǎn)板尺寸通常由其它構(gòu)造要求決定。當(dāng)前48頁(yè)，總共55頁(yè)。(A)220(B)240(C)305(D)335【例】如圖所示節(jié)