【正文】 思考題： ~。 3． 5． 4 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的措施 1 設(shè)計上的措施 (4)應(yīng)盡量避免兩條或三條焊縫垂直交叉 比如梁腹板加勁肋與腹板及翼緣的連接焊縫 ， 就應(yīng)中斷 ， 以保證主要的焊縫 (翼緣與腹板的連接焊縫 )連接通過 [圖 (g)]。 1 設(shè)計上的措施 (2)焊縫尺寸要適當(dāng) 在保證安全的前提下 ， 不得隨意加大 焊縫厚度 。 4 對疲勞強度的影響 3． 5． 3 焊接變形 ?在焊接過程中 ，由于不均勻的加熱和冷卻 ， 焊區(qū)在縱向和橫向收縮時 ， 勢必導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生 局部鼓曲 、 彎曲 、 歪曲和扭轉(zhuǎn) 等 。 3 對低溫冷脆的影響 ?在厚板或具有交叉焊縫 (圖 )的情況下 ，將產(chǎn)生 三向焊接拉應(yīng)力 ， 阻礙了塑性變形的發(fā)展 ， 增加了鋼材在低溫下的脆斷傾向 。 現(xiàn)仍以 上 例加以說明 ， 計算圖（ a ）對應(yīng)狀態(tài)的應(yīng)變增量： 對于 Δ N, 當(dāng)有焊接應(yīng)力時： tEbBN )/(1???? ? 當(dāng)無焊接應(yīng)力時 B t EN /2??? ? 。 設(shè)軸心受拉構(gòu)件在受荷前 (N=0)截面上就存在縱向焊接應(yīng)力 ， 并假設(shè)其分布如圖 (a)所示 。 3 厚度方向的焊接應(yīng)力 在厚鋼板的焊接連接中 ， 焊縫需要多層施焊 。 1 縱向焊接應(yīng)力 （和焊縫軸線方向平行） 2 橫向焊接應(yīng)力 （ 和焊縫軸線方向垂直 ） 橫向焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因有二： ① ： 由于焊縫焊完后 ， 整體上要發(fā)生縱向收縮 ， 使兩塊鋼板形成反方向的彎曲變形 ， 但焊縫已將兩塊鋼板連成整體 ， 不能分開 ，于是兩塊板之間產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力 ， 而兩端則產(chǎn)生壓應(yīng)力 [圖 (b)]。 溫度高的鋼材膨脹大 ， 但受到兩側(cè)溫度較低 、 膨脹量較小的鋼材所限制 ， 產(chǎn)生了 熱態(tài)塑性壓縮 ， 但不產(chǎn)生應(yīng)力 。 ?焊接殘余變形 ：構(gòu)件外形發(fā)生扭曲 這兩類問題都直接影響到結(jié)構(gòu)的安全和正常使用 ，因此必須防止和考慮其不利影響 。 a2 部分焊透的對接焊縫 a? 當(dāng)熔合線處 焊縫截面邊長 等于或接近于 最短距離 S時[下圖 (b)、 (c)、 (d)]， 應(yīng)驗算焊縫在熔合線上的抗剪強度 ， 其強度設(shè)計值取 。 坡口形式分 V形 、 單邊 V形和 U形 ， 由下圖可見 ， 不焊透的對接焊縫可視為在坡口內(nèi)焊接的角焊縫 ， 故其強度計算方法與前述直角角焊縫相同 ， 但偏安全地取 =。 (2)承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫 下 圖 所示是工字形截面梁的接頭，采用對接焊縫，除應(yīng)分別驗算最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力外，對于同時受有較大正應(yīng)力和較大剪應(yīng)力處，例如腹板與翼緣的交接點，還應(yīng)按下式驗算折算 應(yīng)力： 21213 ?? ?≤ wtf 1?、1?—— 驗算點處的焊 縫正應(yīng)力和剪應(yīng)力； 1 .1 考慮到最大折算應(yīng)力 只在局部出現(xiàn)，而將強度 設(shè)計值適當(dāng)提高的系數(shù)。 3． 4． 2 對接焊縫的計算 1 焊透的對接焊縫的計算 說明 ： 如果用直縫不能滿足強度要求時 ， 可采用如圖(b)所示的斜對接焊縫 。 實驗證明 ， 焊接缺陷對受壓 、 受剪的對接焊縫影響不大 ， 故可認(rèn)為受壓 、 受剪的對接焊縫與母材強度相等 ， 但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感 。 因此： 一 、 二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認(rèn)為與母材強度相等不用計算 。 3． 4 對接焊縫的構(gòu)造與計算 ? 2 平緩過渡 ? 在對接焊縫的拼接處 ， 當(dāng)焊件的寬度不同或厚度相差 4mm以上時 ， 應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于 1： 斜角 (圖)， 以使截面過渡和緩 ， 減小應(yīng)力集中 。 斜坡口和離縫 C共同組成一個焊條能夠運轉(zhuǎn)的施焊空間 ， 使焊縫易于焊透； 鈍邊 p有托住熔化金屬的作用 。 且根部間隙不大于 ， ? 焊縫有效厚度為： 2co s ahh fe ?aa3． 3． 5 斜角角焊縫的計算 ? 當(dāng)根部間隙大于 ， 則焊縫有效厚度取為 ： 2c o s)s i n(aahh fe根部間隙??3． 4 對接焊縫的構(gòu)造與計算 對接焊縫的構(gòu)造 斷面要求 ： 對接焊縫的焊件常需做成坡口 ， 故又叫坡口焊縫 。 因此 ， 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：當(dāng)兩焊腳邊夾角 60186。 3． 3． 5 斜角角焊縫的計算 ? 斜角角焊縫采用與直角角焊縫相同的計算公式進(jìn)行計算 。 3 承受扭矩或扭矩與剪力聯(lián)合作用的 角焊縫連接計算 ? 應(yīng)該指出的是上述計算方法中 ， 假定軸心力產(chǎn)生的應(yīng)力為平均分布 。該連接角焊縫承受豎向剪力 V = F 和扭矩 T = F ( e 1 + e 2 ) 作用。則腹板焊縫在 A 點的強度驗算式為 222fff????????????≤ wff 3 承受扭矩或扭矩與剪力聯(lián)合作用的 角焊縫連接計算 ( 1) 環(huán)形角焊縫承受扭矩 T 作用時的計算 由于焊縫有效厚度 he比圓環(huán)直徑 D 小得多，通常 he＜0 .1 D 。這就說明，翼緣板的抗剪能力極差。此處垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力由兩部分組成，即由軸心拉力 N x 和 彎矩 M 產(chǎn)生的 正應(yīng)力 為： ? f =2262wewexlhMlhN? 2 承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的 角焊縫連接計算 剪力 Ny在 A 點處產(chǎn)生平行于 焊縫長度方向的應(yīng)力 式中 wl—— 焊縫的計算長度， 為實際長度減 2 hf。由于只有面角焊縫和角鋼肢背上的側(cè)面角焊縫，令式 ( 3 . 1 4 ) 中的 N2=0 ，得 NaN232? 31NNN ?? 角鋼肢背上的角焊縫計算長度可按式 ( 3 . 1 7 ) 計算，角鋼端部的 正面角焊縫 的長度已知， 可按下 式計算其焊腳尺寸： wffwfflNh?333 ??? 式中，blw?3— 5 mm 計算 長度 和 實際 長度 考慮到每條焊縫兩端的起滅弧缺陷，實際焊縫長度為計算長度 加 10 mm ；但對于三面圍焊，由于在桿件端部轉(zhuǎn)角處必須連接施焊， 每條側(cè)面角焊縫只有一端可能起滅弧，故焊縫實際長度為計算長度 加 5m m ；對于采用繞角焊的側(cè)面角焊縫實際長度等于計算長度 ( 繞角焊縫長度 2 hf不進(jìn)入計算 ) 。當(dāng)腹桿為雙角鋼組成的 T形截面，且肢寬為 b 時， N3=2 0 .7 hf3b??fwff ( ) 由平衡條件 (?M =0 ) 可得：22)(3131NNaNbebNN ????? ( ) 223232NNaNbNNe???? ( ) 式中 N N2—— 角鋼肢背和肢尖 上的側(cè)面角焊縫所分擔(dān)的軸力； e —— 角鋼的形心矩； 1a、2a—— 角鋼肢背和肢尖焊縫 的內(nèi)力分配系數(shù)，設(shè)計時可近 似取31,3221?? aa。對直接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中的焊縫，取??f=1 . 0 。 3． 3． 4 各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算 1 承受軸心力作用時角焊縫連接計算 ? 1 ( 1 ) 用蓋板的對接連接承受軸心力 ( 拉力、壓力 ) 時 當(dāng)焊件受軸心力，且軸心力通過連接焊縫中心時，可認(rèn)為焊縫應(yīng)力是均勻分布的。 角焊縫的強度與熔深有關(guān) 。 對正面角焊縫 ，此時? f = 0 ，得 ? f =welhN ≤ wfff? ( 3 . 7 ) 對側(cè)面角焊縫 ，此時? f = 0 ，得 ? f =welhN≤ wff () ? 1 式 ( 3 . 6 ) ~ 式 ( 3 . 8 ) 即為角焊縫的基本計算公式。為此對驗算公式進(jìn)行 簡化 wff3)(32//22 ????? ???wuf??? ?? )(32//22 ???wff3wufwff? 1 以圖 所示受斜向軸心力 N ( 互相垂直的分力為 N y 和N x ) 作用的直角角焊縫為例，說明角焊縫基本公式的推導(dǎo)。方向的最小截面 (即有效厚度與焊縫計算長度的乘積 )破壞 ，該截面稱為 有效截面或計算截面。 ? 對于非圍焊情況 ， 當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時 ， 可連續(xù)地作長度為 2 hf的繞角焊 。 ? 兩側(cè)面角焊縫之間距離 b也不宜大于 16t(t＞12mm)或 200mm(t≤12mm)， t為較薄焊件的厚度 ， 以免因焊縫橫向收縮 ， 引起板件向外發(fā)生較大拱曲 。 b為兩側(cè)焊縫的距離 ， lw為焊縫長度 。 3． 3 角焊縫的構(gòu)造與計算 3． 3． 2 角焊縫的構(gòu)造要求 ? 4 角焊縫的最小計算長度 ? 角焊縫的焊腳尺寸大而長度較小時 ， 焊件的局部加熱嚴(yán)重 ， 焊縫起滅弧所引起的缺陷相距太近 ， 以及焊縫