Расчет сварных швов на прочность

Расчет сварных соединений ведется с предположением о равномерном распределении напряжений по сечению швов. Для швов, выполненных автоматической сваркой под флюсом, а также ручной дуговой сваркой электродами высшего качества, допускаемые напряжения для материала швов принимаются такими же, как и для основного свариваемого металла. При сварке же обычными электродами допускаемые напряжения для швов снижаются на 10 %.

Вследствие возможного непровара вначале шва и образования кратера в конце его, а также из-за различия в структуре основного и наплавленного металлов расчетную длину шва принимают меньше действительной на 10 мм.

Рассмотрим методы расчета некоторых видов сварных соединений.

1.Соединение встык. Такое соединение осуществляется в зависимости от толщины соединяемых элементов по одному из типов, показанных на рисунке 17.6. Проверка прочности таких швов производится на растяжение или сжатие по формуле

где – условная рабочая площадь сечения шва;

– длина шва;

t – толщина свариваемых элементов.

– допускаемые нормальные напряжения для сварных швов.

Так как при учете возможного непровара на концах шва длина его увеличивается на 10 мм, то принимается , где b – ширина свариваемого изделия.

2.Торцовое, тавровое, угловое соединение. Разрушение таких швов производится по наиболее слабому сечению АВ (рисунок 17.7). При этом высота сварного шва по сечению АВ h = t cos 45° = 0,7 t.

Рисунок 17.7

Как видно из рисунка, полное напряжение, возникающее в сечении АВ, может быть разложено на нормальную и касательную составляющие. Поскольку сопротивление стали сдвигу ниже, чем растяжению, расчет таких швов производится условно на срез в предположении равномерного распределения касательных напряжений по площади сечения АВ. Касательные напряжения максимальны при значении угла α, равном 45°. При этом же значении угла минимальна площадь срезаемого сечения. Поэтому условие прочности рассматриваемых сварных соединений имеет вид

В том случае, когда работают два шва, касательные напряжения будут определяться по формуле

где – допускаемые касательные напряжения для сварного шва.

При проектировании конструкций стремятся обеспечить большую надежность сварных соединений, комбинируя сварку встык и перекрытие стыка накладками, которые привариваются фланговыми и лобовыми швами.

Пример такого соединения приведен на рисунке 17.8.

Допускаемые напряжения для сварных швов выбираются в зависимости от метода сварки и вида сварных соединений. Их ориентировочные численные значения приведены в таблице 17.1.

Таблица 17.1 – Значения допускаемых напряжений для сварных швов

Вид напряжений	Обозначения	Ручная сварка, МПа	Автоматическая сварка, МПа
Растяжение (сжатие)	[σ_э]	100–130 110–145
Срез	[τ_э]	80–110