角焊缝计算实例.ppt

3、弯矩、剪力和、弯矩、剪力和轴心力共同作用下的心力共同作用下的T形形连接角接角焊缝计算算b)1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面焊缝受受M、、V、、N作用作用1aa)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXlw 剪力剪力V V与与焊缝轴线平行，构成平行，构成侧焊缝受受轴力作用的力作用的状状态，在有效截面上，在有效截面上产生均匀分布剪生均匀分布剪应力力   轴力力N N与与焊缝轴线垂直，形垂直，形 成垂直于成垂直于焊缝方向的均匀分布方向的均匀分布应 力力 f fN N f f = =（（3-3-2929））（（3-283-28））2a（（3-303-30））b)1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXlw有效截面有效截面3a在在1 1点点处，有垂直于，有垂直于焊缝长度方向度方向的最大的最大应力力 f f，，且且 形心形心MNVo114a 例例3-63-6 设计牛腿与牛腿与钢柱柱间的的连接角接角焊缝（周遍（周遍围焊），并），并验算角算角焊缝强度。

度钢材材A3FA3F，，手工手工焊，，焊条条E43E43型偏心力型偏心力N=400kNN=400kN（（间接接动力荷力荷载引起），引起），e=25cme=25cmNVMa)b)c)例例题3-6 (角角焊缝受偏心剪力受偏心剪力)5a分分 析析目目标：：设计节点板和点板和预埋埋钢板板间的角的角焊缝（（设计焊脚脚 尺寸、尺寸、验算算焊缝强度，度，焊缝长度已由其它构造度已由其它构造 要求确定要求确定操作操作：：焊脚尺寸根据脚尺寸根据经验拟定；定； 验算算焊缝强度；度； 是一个只有弯矩和剪力作用的是一个只有弯矩和剪力作用的问题特点：因周特点：因周边围焊，，焊缝截面截面较复复杂，，计算算惯 性矩性矩时忽略忽略绕角部分（留作起落弧用）；角部分（留作起落弧用）； 剪剪应力由两条力由两条竖向向焊缝（牛腿腹板（牛腿腹板焊缝）） 承受6a计 算算 ① ① 确定确定焊缝强度度设计值ffw 查《《规范》得范》得 ffw =160N/mm2 ② ② 作用在作用在焊缝上的力素上的力素计算算 V=N=400×103N M=Ne=400×25×104=10000×104 N-mm ③③ 拟定定焊脚尺寸脚尺寸hf 考考虑到牛腿腹板厚到牛腿腹板厚为10mm，，受受间接接动力荷力荷载。

设计 hf =8mm，，并将所有并将所有焊脚尺寸取相同脚尺寸取相同值 ④④ 计算算焊缝截面抗剪面截面抗剪面积Af惯性矩性矩IxNVMa)7a A Af f = 0.7×8×360×2=4032 = 0.7×8×360×2=4032mm2 2 I Ix= 0.7×8×200(205.6-5.6/2)= 0.7×8×200(205.6-5.6/2)2 2×2×2 + 0.7×8(95-5.6)(180-5.6/2) + 0.7×8(95-5.6)(180-5.6/2)2 2×4×4 + 0.7×8×360 + 0.7×8×3603 3×2/12×2/12 = 19897×10 = 19897×104 4mm4 4 ⑤⑤ 确定危确定危险点，点，计算危算危险点点应力力 由由应力分布力分布图知，腹板上端知，腹板上端焊缝和翼和翼缘下下 侧焊缝交点最危交点最危险，，该点至中性点至中性轴距离距离为 y=180mm。

各各项应力力为：： b)8a所以所以该构件构件强度度满足要求足要求c)9a例例3-5 3-5 设计图例例3-53-5中中节点板和点板和预埋埋钢板板间的角的角焊缝 偏心力偏心力P=150kNP=150kN（（静荷静荷 载）钢材材A3FA3F，，手工手工 焊，，焊条条E43E43型 100100·20P453VNM节点板点板预埋埋钢板板例例题3-5（角（角焊缝受偏心力）受偏心力）10a分分 析析目目标：：设计节点板和点板和预埋埋钢板板间的角的角焊缝（（设计焊脚脚 尺寸、尺寸、验算算焊缝强度，度，焊缝长度已由其它构造度已由其它构造 要求确定要求确定操作操作：：焊脚尺寸根据脚尺寸根据经验拟定；定； 验算算焊缝强度特点：特点： 荷荷载P不通不通过焊缝截面形心，使截面形心，使焊缝受受轴力力N、、 剪力剪力V、、弯矩弯矩M。

属于属于角角焊缝受弯矩、剪力、受弯矩、剪力、 轴心力共同作用的情形用式（心力共同作用的情形用式（3-113-11a a）、）、 （（3-11b3-11b））计算11a计 算算 ① ① 确定确定焊缝强度度设计值ffw 查《《规范》得范》得 ffw =160N/mm2 ② ② 作用在作用在焊缝上的力素上的力素计算算 N=3P/5=3×150/5=90kN V=4P/5=4×150/5=120kN M=Ne=90×2=180kN-cm ③③ 拟定定焊脚尺寸脚尺寸hf 考考虑到到连接板件厚度接板件厚度为10mm，，受静力荷受静力荷载取 hf =8mm ④④ 确定危确定危险点，点，计算危算危险点点应力力 焊缝下端点最危下端点最危险，，该点各点各项应力力为：：100100·2012a∥ 焊缝强度富裕量度富裕量较大是因大是因为节点板尺寸点板尺寸较大的大的缘故，而故，而节点半尺寸常由其它构造要求决定。

点半尺寸常由其它构造要求决定13a图3.34 角角焊缝承受扭矩作用承受扭矩作用BA4、在扭矩、、在扭矩、轴心力和剪力共同作用下的心力和剪力共同作用下的T形形连接角接角焊缝计算算oyxrxryT(1)、角、角焊缝承受扭矩作承受扭矩作用用设：：被被连接的板件是接的板件是刚性的，性的，而而焊缝是是弹性的，扭性的，扭转时，，焊缝有效截面有效截面绕形心形心“0”“0”转动扭矩引起的扭矩引起的应力与力与r r成正成正比分析扭矩分析扭矩T T产生的生的应力力在在A A和和B B点，点，r r最大，扭最大，扭转应力力 最大A A点或点或B B点是点是应验算的危算的危险点 把由扭矩把由扭矩T引起的剪引起的剪应力分解成力分解成垂直于垂直于焊缝方向的方向的应力分量和平行力分量和平行于于焊缝方向的分量方向的分量14aA点的点的应力：力：I Ip p＝＝I Ix x＋＋I Iy y — — 角角焊缝有效截面有效截面对形心形心0 0的极的极惯性矩性矩I Ix x、、I Iy y — — 角角焊缝有效截面有效截面对x x、、y y轴的的惯性矩性矩把把 向向x x、、y y方向分解，得与方向分解，得与焊缝轴线垂直的垂直的应力力 和与和与焊缝轴线平行的平行的应力力15aA点或点或B点点焊缝强度的度的计算：算：(3-35)图3.34 角角焊缝承受扭矩作用承受扭矩作用BAoyxrxryT16a（（2）角）角焊缝承受扭矩、承受扭矩、轴心力和剪力共同作用心力和剪力共同作用AFVNe=+ryrxT=V.erxryV N17a3.36最不利点最不利点A点点焊缝强度的度的验算：算：18a 例例3-73-7 设计牛腿板与牛腿板与钢柱柱间的的连接角接角焊缝（三面（三面围焊），并），并验算算焊缝强度。

板度板边长度度l l1 1=300mm=300mm，，l l2 2=400mm=400mm，，偏心力偏心力N=4196kNN=4196kN，，e e1 1=300mm=300mm，，直接承受直接承受动力力荷荷载，，钢材材A3FA3F，，手工手工焊，，焊条条为E43E43型ye1TNVAoa)e2l1l2xryrxrb)yoxy0.7hf例例题3-7围焊缝受偏心剪力受偏心剪力19a分分 析析目目标：：设计牛腿板和牛腿板和钢柱板柱板间的角的角焊缝（（设计焊脚脚 尺寸、尺寸、验算算焊缝强度，度，焊缝长度已由其它构造度已由其它构造 要求确定）要求确定）特点：扭矩和剪力共同作用特点：扭矩和剪力共同作用操作操作：：焊脚尺寸根据脚尺寸根据经验拟定；定； 计 算算① ① 确定确定焊缝强度度设计值f ff fw w查《《规范》得范》得 f ff fw w =160N/mm =160N/mm2 2ye1TNVAoa)e2l1l220a② ② 拟定定焊脚尺寸脚尺寸h hf f 考考虑到牛腿板厚度不明，受直接到牛腿板厚度不明，受直接动力荷力荷载。

暂设计 h hf f =8mm =8mm，，并将所有并将所有焊脚尺寸取相同脚尺寸取相同值③ ③ 计算算焊缝截面几何量截面几何量（（1 1）形心位置）形心位置x= = 9090mm（（2 2））惯性矩性矩 I Ix x =0.7×8×400=0.7×8×4003 3/12+0.7×8×/12+0.7×8×（（300+5.6-8300+5.6-8））×202.8×202.82 2×2×2 =16.4×10 =16.4×107 7mmmm4 4扣除了扣除了8 8mmmm考考虑起落弧起落弧I Iy y =0.7×8×300=0.7×8×3003 3×2/12+0.7×8×300(150-90)×2/12+0.7×8×300(150-90)2 2×2×2 +0.7×8×400×90 +0.7×8×400×902 2 =5.5×10=5.5×107 7mmmm4 4I Ip p=I=Ix x+I+Iy y =(16.4+5.5)10=(16.4+5.5)107 7mmmm4 4 =21.9×10=21.9×107 7mmmm4 421a e=ee=e1 1+e+e2 2=300+210=510=300+210=510mm rx= e e2 2 = 210mm，， ry=202.8mm e e2 2= =l1- =300-90=210- =300-90=210mm。

x④ ④ 作用在作用在焊缝上的内力上的内力计算算V=N=196×10V=N=196×103 3N N T=Ne=196×510×10T=Ne=196×510×103 3=100000×10=100000×103 3 N-mm N-mm ⑤⑤ 危危险点点A A强度度验算算22a强度度满足要求足要求23a 24a。