单面角焊缝计算公式的探讨.pdf
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1、单 面 角 焊 缝 计 算 公 式 的 探 讨 哈 尔滨工业大学机电工程学院兰朋 北京起重运输机械研究所索道工程部温新婕 哈 尔滨工业大学机电工程学院陆念力 焊缝连接具有安全可靠、便于施工、经济等特 比较。图 3 所示为有限元分析的单元划分 ,双面焊 点,它已成为钢结构中最重要和最普遍的连接形 缝仅取一半结构进行分析,添加对称约束条件。已 式,尤其是工程机械中更是大量采用焊缝作为承载 知母材中受 1 0 0 M P a 的均匀拉应力。 部位的连接形式 。钢结构设计规范、起重机设计规 范及其他一些专业规范均对焊缝连接的计算作了规 定。然而,由于焊缝本身形状不规则,且存在严重 的应力集 中,尤其是
2、角焊缝 ,应力分布非常不均 匀 ,导致焊缝连接计算非常复杂,精确计算焊缝的 应力必须借助有限元等数值方法 。因此,它往往是 结构的薄弱环节,成为导致结构破坏的重要因素。 2 0 0 0年三峡工地的大型塔带机坠落事故就是 由于 输送臂根部的焊缝首先破坏所致。其破坏部位为单 面角焊缝 ,通过有限元分析发现焊缝受力远远大于 按起重机设计手册公式计算的结果。笔者认为,起 重机设计手册中角焊缝的计算方法尚需探讨。 1 单面角焊缝与双面角焊缝的受力比较 工程机械中最为常用的焊缝形式可分为对接焊 缝和角焊缝 2 种。为了便于工程应用 ,刚结构和起 重机设计手册均提供了简单的近似公式。其中计算 角焊缝的强度时
3、,将角焊缝的应力折算成等效剪应 力来进行验算。图 1 为角焊缝的截面形式 ,对于受 力方向与焊缝方 向垂直的情况采用如下校核公式 : f = ( 1 ) L w j 式中 角焊缝的有效高度,见 图 1 ,h = 0 7 h f , h f 为较小的焊脚尺寸 Z 角焊缝的计算长度 垂直于焊缝方向的拉 、压或剪力 r 角焊缝的许用剪应力 此式并未区分单面和双面角焊缝 ,而采用同一 公式计算。实际上,这 2 种情况的受力相差很大。 取 图 2所示的 T形连接的情况进行 有限元分 析 ,分别对相同受力状态的单面和双面角焊缝进行 2 O 0 4( 3 ) 图 1 角焊缝的截面形式 N l I 图 2 T
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