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: F_x = 54 кН, F_z = 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 F_x

9,6 МПа;

- от изгибающего момента M

- от крутящего момента Т

18,9 МП а;

- от силы F_z, 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 F_x

- от изгибающего момента M

40,4 МПа;

- от крутящего момента Т

30,0 МПа;

- от силы F_z, 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.