Примеры расчета сварных швов

Задача Определить оптимальную форму и размеры листа узла фермы (рис. 1), к которому привариваются два неравнобоких уголка из стали Ст. З, [σ]_р = 160 Н/мм². Сварка выполнена вручную электродом Э42А. Сварное соединение должно быть равнопрочно стержням

Решение Допускаемое значение растягивающего усилия для каждого стержня

[Р] = F_уг [σ]_р = 559•160 = 89,5• 103 Н
Здесь F_уг = 5,59 см² (ГОСТ 8510—93)

Размеры листа определяются углом наклона стержней и длиной фланговых швов (l_ф1, l_ф2)
Примем величину катета шва k равной толщине полки уголка (k = 5 мм).
Допускаемое усилие для лобового шва
[Р_Л]=0,7kl_Л [τ‘]_ср = 0,7•5•70•104 = 25,5•10³ Н

Допускаемое напряжение среза (см. табл.страницы «расчет сварных швов»)
[τ’]_ср = 0,65 [σ]_р = 0,65•160 = 104 Н/мм²
Усилие, воспринимаемое фланговыми швами
Р_ф = [Р] — [Р_л] = 89,5 — 25,5 = 64,0 кН

Это усилие распределяется между фланговыми швами обратно пропорционально расстояниям от них до продольной оси уголка. Воспользовавшись уравнением статики, найдем

Длины фланговых швов для каждого из уголков

Следовательно, конструкция шва может быть выполнена так, как показано на рис 1

Задача Проверить прочность сварных швов соединения, изображенного на рис. 2. Сварка выполнена вручную электродом Э42А. Материал соединяемых деталей сталь Ст. 3 ([σ]_р = 160 Н/мм²)

Решение Рассмотрим сечение, образованное сварными швами (рис. 2.) и вычислим для него необходимые геометрические характеристики.
Координата центра тяжести периметра швов вычисляется по формуле

После подстановки числовых значений получаем

Осевые моменты инерции

Полярный момент инерции сечения швов

l_p =l _y + l_z = 106 + 8660 = 8766 см⁴

Расчетный момент инерции

l_pc = 0,7 l_p = 0,7 x 8766 = 6150 см⁴

Расчетный момент М = 30х10³х1040 = 31,2х10⁶ Н мм

Максимальное касательное напряжение от момента в точке А, наиболее удаленной от центра тяжести периметра швов, вычислим по способу полярного момента инерции:

Напряжение от силы в вертикальном шве

Напряжение от момента в точке В

Величина результирующего напряжения в точке В^В_сум = 40 Н/мм² получена геометрическим сложением напряжений т_Q и т^В_М графическим методом.
Напряжение от момента в опасной точке А, вычисленное по способу осевого момента инерции,

несколько ниже напряжения, вычисленного по первому способу.

Прочность сварного соединения достаточна, так как