【文章內容簡介】 焊縫的計算 (2)M,N,V 共同作用 頂接連接角焊縫計算 68 三、角焊縫的計算 1NNN 2 2 2N 2 2, , , ,( ) /( ) /( ) / ( )( ) /MM ABfA fBffMM c DfC fDffNVfff fWMwf fA fMwf fB fM v wf fc f f fMf fD fM N e Ve N VM N VA B C DM y M yIIMy MyIINVAAAfBfCfD??????? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?????????????? ? ???由 于 軸 力 剪 力假 定 由 焊 縫 全 截 面 承 受 只 由 腹 板 焊 縫 均 勻 承 受考 慮 三 種 應 力 的 合 成 處 焊 縫 應 力點點點點2()vwfff? ?69 1NNN 2 2 2N 2 2, , , ,( ) /( ) /( ) / ( )( ) /MM ABfA fBffMM c DfC fDffNVfff fWMwf fA fMwf fB fM v wf fc f f fMf fD fM N e Ve N VM N VA B C DM y M yIIMy MyIINVAAAfBfCfD??????? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?????????????? ? ???由 于 軸 力 剪 力假 定 由 焊 縫 全 截 面 承 受 只 由 腹 板 焊 縫 均 勻 承 受考 慮 三 種 應 力 的 合 成 處 焊 縫 應 力點點點點2()vwfff? ?70 二、角焊縫的計算 扭矩、剪力和軸心力共同作用下 （ 1）角焊縫承單純扭矩作用 71 假定（ 1）被連接件在扭矩平面內，有很大剛度；（ 2）角焊縫處于彈性受力階段。 于是各點剪切變形、剪應力的方向均垂直于該點與形心的連線，大小則與該連線距離 r成正比。 22R,sinc os,TfTTfx fyTfpyTTfx fpTT xfy fpp x yxyxyTrITrITrIr x y RRI I II I x y????? ? ?? ? ???????????焊 縫 任 意 一 點 處 剪 應 力及 軸 向 分 應 力 為為 點 的 有 為 座 標 極 徑為 為 點 的 有 為 座 標 極 角為 角 焊 縫 有 效 厚 度截 面 的 極 慣 性 矩為 對 軸 的 慣 性 矩72 （ 2） T、 V共同作用下 F e1 e2 x0 l 1 l2 x x y y A A’ 0 T V r 73 將 F向焊縫群形心 簡化得 : V=F T=F(e1+e2) 74 x x y y r rx r y A τ TAx τ TAy τ TA 0 θ τ Vy he TAP x yT r T rI I I??????T作用下 A點應力 : 將其沿 x軸 和 y軸分解 : si nc osyT A x TPxT A y TPrTrIrrTrIr? ? ?? ? ??? ? ? ??? ? ? ?e2 x0 l 1 l2 x x y y A A’ 0 T V r 75 剪力 V作用下 ,A點應力 : V A y VewVhl?? ?? ?A點垂直于焊縫長度方 向的應力為 : f V A y T A y? ? ???A點平行于焊縫長度方 向的應力為 : TA xf ?? ?強度驗算公式： wffff f?????????? 22???22TA y V A y wTA x fff?????? ???????即 ：τ V x x y y r rx r y A τ TAx τ TAy τ TA 0 θ τ Vy he 76 wfff A yf A xfpAf A yfpAf A xfITxITyABAr????22 )(,)(,?????點應力值相等處、如較大的幾個點處于剪應力最不利點一般位77 ? 設計時，求出全部角焊縫截面的形心 o,再把全部的力移到 o處，確定全部角焊縫總內力 （ 3） T、 V、 N共同作用下 78 1222。,:,( ) ( )xyxyyxxyf f wTT AAfx fyppyNVxfx fyffTVfy fy T N wfx fx ffT F e F eFFV F N FFFA h lAT y T xIIFFAAf?????????? ???????????????? ? ??由 全 部 角 焊 縫 有 效 厚 度 截 面 面 積均 勻 承 受點 剪 應 力 最 不 利則79 80 81 82 第七節(jié) 焊接殘余應力和殘余變形 一 焊接殘余應力和殘余變形的成因 鋼結構的焊接過程是在焊件局部區(qū)域加熱熔化然后又 冷卻凝固的熱過程。由于不均勻的溫度場，導致焊件 內部殘余應力并引起變形。稱為焊接殘余應力和殘余 變形。 舉例，三塊鋼板兩端受剛度很大的鋼板約束。中間鋼板加熱 后，伸長 Δｌ，但受到上下鋼板的約束，僅產生 Δｌ ‘ 變形， 這樣中間鋼板受到壓應力，上下鋼板受到拉應力。溫度降低 后，中間部分將會收縮，但受到上下鋼板的約束，不能完全 恢復，中間將會產生較大的殘余拉應力，由于力平衡，上下 產生殘余壓應力。 83 第七節(jié) 焊接殘余應力和殘余變形 二、焊接殘余應力的種類 縱向殘余應力 鋼材在 600oC時，處于熱塑狀態(tài)，焊接時，焊縫附近溫度高達 1600oC，而鄰近溫度較低。冷卻時，焊縫收縮受到兩側鋼板阻礙而產生拉應力，兩側產生壓應力。 焊縫縱向收縮引起縱向應力 (a)平接對接焊縫 (b)頂接角焊縫 84 橫向焊接殘余應力 分為兩部分 ，使兩塊鋼板形成反方向彎曲變形。 85 b. 焊縫在施工過程中，冷卻時間不同，先焊部份先凝固，中焊部分逐漸冷卻，后焊部分開始冷卻，三部分產生杠桿作用。 最后的橫向應力是 a、 b兩種情況的疊加。 86 厚度方向焊接應力 因焊縫表面與空氣接觸而散熱快，中間部分冷卻慢， 收縮時受到阻礙形成中間受拉，兩邊受壓的應力狀態(tài) 87 三、焊接變形 焊接過程中，由于焊區(qū)的收縮總要使構件產生一些變形。 表現(xiàn)為縱向、橫向收縮變形，彎曲變形，角變形，波浪變形，扭曲變形。 88 （ 1）對結構靜力強度的影響 f + b fy + b fy Ny Ny 因焊接殘余應力自相平衡，故： ? ? yyty ftBftbBNN ????????當板件全截面達到 fy，即 N=Ny時： 結論： 焊接殘余應力對結構的靜力強度沒有影響。 + fy f b B t ftbBNftbN cyt ?????????? )(四、焊接殘余應力和殘余變形的影響 1 焊接殘余應力對結構性能的影響 89 （ 2）對結構剛度的影響 A、當焊接殘余應力存在時，因截面的 bt部分拉應力已經達到 fy ，故該部分剛度為零 （屈服）， 這時在 N作用下應變增量為： ? ? EtbBN??????1?f + b fy N N + fy f N N b B t 變形增大， 剛度減小。 90 對于厚板或交叉焊縫，將產生 三向焊接殘余拉應力 ，限制了其塑性的發(fā)展，增加了鋼材低溫脆斷傾向。 所以， 降低或消除焊接殘余應力是改善結構低溫冷脆性能的重要措施。 （ 4）對低溫冷脆、疲勞強度 在焊縫及其附近主體金屬焊接殘余拉應力通常達到鋼材的屈服強度，此部位是形成和發(fā)展疲勞裂紋的 敏感區(qū)域 。因此焊接殘余應力對結構的疲勞強度 有明顯的不利影響 。 （ 3）對穩(wěn)定性的影響 殘余壓應力區(qū)提前進入塑性狀態(tài)。彈性區(qū)域減少，抗彎剛度下降，導致穩(wěn)定性降低。 91 五 減少焊接殘余應力和殘余變形方法 設計措施 1）盡量減少焊縫的數量和尺寸 (圖 a) 2）避免焊縫過份集中 (圖 b) 3）盡可能采用對稱焊縫 4）盡可能避免仰焊 5）焊后采用人工或機械方法消除焊接變形 6) 兩向或三向相交 ,盡量使焊縫錯開 (圖 cd) 當不可避免時，主要焊縫貫通，次要焊縫中斷。 92 焊接工藝措施 1）、采用適當的焊接順 序和方法 2）、采用反向預變形 3）、采用預熱法 焊前預熱到100OC~300OC，焊后保溫一段時間，減少焊接和冷卻過程中溫度不均勻程度 93 94 95 第八節(jié) 普通螺栓和高強度螺栓連接的構造及緊固 一、螺栓形式和規(guī)格 C級 粗制螺栓，性能等級為 ； 4表示 fu≥400N/mm 2, fy/fu= ； Ⅱ類孔，孔徑 (do)栓桿直徑 (d) ＝ 1～ 3mm。 A、 B級 精