焊接结构制造工艺及实施 教学作者 朱小兵 焊接接头及强计算.pptx

一、焊接接头的组成一、焊接接头的组成一、焊接接头的组成一、焊接接头的组成图图图图2-1 2-1 2-1 2-1 熔焊焊接接头的组成熔焊焊接接头的组成熔焊焊接接头的组成熔焊焊接接头的组成1 1 1 1焊缝金属焊缝金属焊缝金属焊缝金属 2 2 2 2 熔合区熔合区熔合区熔合区 3 3 3 3 热影响区热影响区热影响区热影响区 4 4 4 4 母材母材母材母材对接接头断面图对接接头断面图搭接接头断面图搭接接头断面图1.1.1.1.焊接接头的组成：由焊缝金属、熔合区、热影响区焊接接头的组成：由焊缝金属、熔合区、热影响区焊接接头的组成：由焊缝金属、熔合区、热影响区焊接接头的组成：由焊缝金属、熔合区、热影响区组成。组成。组成。组成。2.2.2.2.焊接接头的两个基本特征：不均匀性和应力集中。焊接接头的两个基本特征：不均匀性和应力集中。焊接接头的两个基本特征：不均匀性和应力集中。焊接接头的两个基本特征：不均匀性和应力集中。第1页/共58页 3.3.3.3.影响焊接接头性能的主要因素主要有：接头影响焊接接头性能的主要因素主要有：接头影响焊接接头性能的主要因素主要有：接头影响焊接接头性能的主要因素主要有：接头形状不连续，焊接缺陷，残余应力、变形。形状不连续，焊接缺陷，残余应力、变形。形状不连续，焊接缺陷，残余应力、变形。形状不连续，焊接缺陷，残余应力、变形。材质方面影响焊接接头性能的因素有：焊缝组材质方面影响焊接接头性能的因素有：焊缝组材质方面影响焊接接头性能的因素有：焊缝组材质方面影响焊接接头性能的因素有：焊缝组织，焊缝化学成分，加工硬化等。织，焊缝化学成分，加工硬化等。织，焊缝化学成分，加工硬化等。织，焊缝化学成分，加工硬化等。第2页/共58页二、焊缝及焊接接头的基本形式二、焊缝及焊接接头的基本形式二、焊缝及焊接接头的基本形式二、焊缝及焊接接头的基本形式 1 1 1 1、焊缝的基本形式、焊缝的基本形式、焊缝的基本形式、焊缝的基本形式（1 1 1 1）对接焊缝）对接焊缝）对接焊缝）对接焊缝 （图（图（图（图2-32-32-32-3解释）解释）解释）解释）=13mm=13mm=38mm=38mm=326mm=326mm第3页/共58页=1260mm=1260mm 12mm 12mm=2060mm=2060mm第4页/共58页 对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，提高对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，提高对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，提高对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，提高经济效益，通常考虑以下几个方面：经济效益，通常考虑以下几个方面：经济效益，通常考虑以下几个方面：经济效益，通常考虑以下几个方面：1 1 1 1）可焊到性或便于施焊；）可焊到性或便于施焊；）可焊到性或便于施焊；）可焊到性或便于施焊；(实例解释实例解释实例解释实例解释)2 2 2 2）降低焊接材料的消耗量）降低焊接材料的消耗量）降低焊接材料的消耗量）降低焊接材料的消耗量(X(X(X(X、V V V V形坡口形坡口形坡口形坡口)；(用实例解释用实例解释用实例解释用实例解释)3 3 3 3）坡口易加工；）坡口易加工；）坡口易加工；）坡口易加工；4 4 4 4）减小或控制焊接变形；）减小或控制焊接变形；）减小或控制焊接变形；）减小或控制焊接变形；(用实例解释用实例解释用实例解释用实例解释)坡口形式合理、工艺正确，可有效减小或控坡口形式合理、工艺正确，可有效减小或控坡口形式合理、工艺正确，可有效减小或控坡口形式合理、工艺正确，可有效减小或控制变形。制变形。制变形。制变形。第5页/共58页 按其截面形状可分为平角、凹角、凸角、不等按其截面形状可分为平角、凹角、凸角、不等按其截面形状可分为平角、凹角、凸角、不等按其截面形状可分为平角、凹角、凸角、不等腰角焊缝四种。腰角焊缝四种。腰角焊缝四种。腰角焊缝四种。（2 2 2 2）角焊缝）角焊缝）角焊缝）角焊缝平角平角凹角凹角凸角凸角不等腰角不等腰角第6页/共58页 以上各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷以上各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷以上各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷以上各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关：性质有关：性质有关：性质有关：静载时，母材塑性良好，角焊缝的截面形状静载时，母材塑性良好，角焊缝的截面形状静载时，母材塑性良好，角焊缝的截面形状静载时，母材塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响；对承载能力没有显著影响；对承载能力没有显著影响；对承载能力没有显著影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝承载能力低。凸角焊缝承载能力低。凸角焊缝承载能力低。凸角焊缝承载能力低。第7页/共58页 角焊缝开坡口有以下优点：角焊缝开坡口有以下优点：角焊缝开坡口有以下优点：角焊缝开坡口有以下优点：1 1 1 1）提高焊接效率，节约焊材；）提高焊接效率，节约焊材；）提高焊接效率，节约焊材；）提高焊接效率，节约焊材；(仅为普通角焊仅为普通角焊仅为普通角焊仅为普通角焊缝的缝的缝的缝的60%)60%)60%)60%)2 2 2 2）减小焊接变形。）减小焊接变形。）减小焊接变形。）减小焊接变形。第8页/共58页2 2 2 2、焊接接头的基本形式、焊接接头的基本形式、焊接接头的基本形式、焊接接头的基本形式 其基本形式有四种：对接接头、搭接接头、其基本形式有四种：对接接头、搭接接头、其基本形式有四种：对接接头、搭接接头、其基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T T T T形接头、角接接头，见图形接头、角接接头，见图形接头、角接接头，见图形接头、角接接头，见图2-52-52-52-5。图图图图2-5 2-5 焊接接头的基本形式焊接接头的基本形式焊接接头的基本形式焊接接头的基本形式对接接头对接接头搭接接头搭接接头T T形接头形接头形接头形接头角接接头角接接头角接接头角接接头第9页/共58页（1 1 1 1）对接接头）对接接头）对接接头）对接接头 把同一平面上的两工件相对焊接起来而形成把同一平面上的两工件相对焊接起来而形成把同一平面上的两工件相对焊接起来而形成把同一平面上的两工件相对焊接起来而形成的接头称为对接接头；的接头称为对接接头；的接头称为对接接头；的接头称为对接接头；对接接头从强度角度看是比较理想的接头形对接接头从强度角度看是比较理想的接头形对接接头从强度角度看是比较理想的接头形对接接头从强度角度看是比较理想的接头形式，故应用广泛。式，故应用广泛。式，故应用广泛。式，故应用广泛。以下要熟悉各种接头的优缺点：以下要熟悉各种接头的优缺点：以下要熟悉各种接头的优缺点：以下要熟悉各种接头的优缺点：第10页/共58页（2 2 2 2）搭接接头）搭接接头）搭接接头）搭接接头 两板件部分重叠起来进行焊接所形成的两板件部分重叠起来进行焊接所形成的两板件部分重叠起来进行焊接所形成的两板件部分重叠起来进行焊接所形成的 接头称为搭接接头。接头称为搭接接头。接头称为搭接接头。接头称为搭接接头。搭接接头有以下优点：搭接接头有以下优点：搭接接头有以下优点：搭接接头有以下优点：1 1 1 1）焊前准备，装配工作比对接接头简单；）焊前准备，装配工作比对接接头简单；）焊前准备，装配工作比对接接头简单；）焊前准备，装配工作比对接接头简单；2 2 2 2）横向收缩量较小；）横向收缩量较小；）横向收缩量较小；）横向收缩量较小；缺点：应力分布不均匀，疲劳强度低；缺点：应力分布不均匀，疲劳强度低；缺点：应力分布不均匀，疲劳强度低；缺点：应力分布不均匀，疲劳强度低；搭接接头一般用于受力较小的焊接结构；搭接接头一般用于受力较小的焊接结构；搭接接头一般用于受力较小的焊接结构；搭接接头一般用于受力较小的焊接结构；第11页/共58页 搭接接头还有以下几种形式：搭接接头还有以下几种形式：搭接接头还有以下几种形式：搭接接头还有以下几种形式：1 1 1 1）角焊缝组成的搭接接头）角焊缝组成的搭接接头）角焊缝组成的搭接接头）角焊缝组成的搭接接头第12页/共58页2 2 2 2）开槽焊搭接接头）开槽焊搭接接头）开槽焊搭接接头）开槽焊搭接接头图图图图2-7 2-7 开槽焊搭接接头开槽焊搭接接头开槽焊搭接接头开槽焊搭接接头第13页/共58页 3 3 3 3）塞焊搭接接头）塞焊搭接接头）塞焊搭接接头）塞焊搭接接头图图图图2-8 2-8 塞焊接头塞焊接头塞焊接头塞焊接头第14页/共58页 4 4 4 4）锯齿缝搭接接头）锯齿缝搭接接头）锯齿缝搭接接头）锯齿缝搭接接头图图图图2-9 2-9 2-9 2-9 锯齿缝搭接接头锯齿缝搭接接头锯齿缝搭接接头锯齿缝搭接接头第15页/共58页（3 3 3 3）T T T T形形形形(十字十字十字十字)接头；接头；接头；接头；互相垂直的被焊焊件用角焊缝连接起来的接互相垂直的被焊焊件用角焊缝连接起来的接互相垂直的被焊焊件用角焊缝连接起来的接互相垂直的被焊焊件用角焊缝连接起来的接 头称为头称为头称为头称为T T T T形接头；形接头；形接头；形接头；第16页/共58页 图图图图a a a a根部没有焊透，其承载能力低；根部没有焊透，其承载能力低；根部没有焊透，其承载能力低；根部没有焊透，其承载能力低；图图图图b b b b对较厚的钢板可开对较厚的钢板可开对较厚的钢板可开对较厚的钢板可开K K K K形坡口；形坡口；形坡口；形坡口；图图图图c c c c采用单边采用单边采用单边采用单边V V V V形坡口，焊完一面在背后清焊形坡口，焊完一面在背后清焊形坡口，焊完一面在背后清焊形坡口，焊完一面在背后清焊根并焊满，效果好。根并焊满，效果好。根并焊满，效果好。根并焊满，效果好。图图图图2-10 T2-10 T形形形形(十字十字十字十字)接头接头接头接头第17页/共58页 图图图图a a a a接头简单，承载能力差；接头简单，承载能力差；接头简单，承载能力差；接头简单，承载能力差；图图图图b b b b双面焊，承载能力较大；双面焊，承载能力较大；双面焊，承载能力较大；双面焊，承载能力较大；图图图图c c c c、d d d d开坡口易焊透，有较高的强度，但注意层状撕裂；开坡口易焊透，有较高的强度，但注意层状撕裂；开坡口易焊透，有较高的强度，但注意层状撕裂；开坡口易焊透，有较高的强度，但注意层状撕裂；图图图图e e e e、f f f f易装配；易装配；易装配；易装配；图图图图g g g g易装焊，刚度大；易装焊，刚度大；易装焊，刚度大；易装焊，刚度大；图图图图h h h h最差。最差。最差。最差。（4 4 4 4）角接接头）角接接头）角接接头）角接接头 两板件端面构成两板件端面构成两板件端面构成两板件端面构成30135301353013530135夹角的接头称为角接接头。夹角的接头称为角接接头。夹角的接头称为角接接头。夹角的接头称为角接接头。图图图图2-12 2-12 2-12 2-12 角接接头形式角接接头形式角接接头形式角接接头形式第18页/共58页第二节第二节 电弧焊接头的工作应力电弧焊接头的工作应力 第19页/共58页一、应力集中的概念一、应力集中的概念一、应力集中的概念一、应力集中的概念应力集中应力集中应力集中应力集中接头局部区域的最大应力值接头局部区域的最大应力值接头局部区域的最大应力值接头局部区域的最大应力值(maxmaxmaxmax)较平均应力值（较平均应力值（较平均应力值（较平均应力值（avavavav）高的现象。）高的现象。）高的现象。）高的现象。应力集中程度的大小，以应力集中系数应力集中程度的大小，以应力集中系数应力集中程度的大小，以应力集中系数应力集中程度的大小，以应力集中系数K K K KT T T T表示：表示：表示：表示：K K K KT T T Tmaxmaxmaxmax/avavavav第20页/共58页 焊接接头中产生应力集中的原因有以下几点：焊接接头中产生应力集中的原因有以下几点：焊接接头中产生应力集中的原因有以下几点：焊接接头中产生应力集中的原因有以下几点：1 1 1 1）焊缝中的缺陷）焊缝中的缺陷）焊缝中的缺陷）焊缝中的缺陷 气孔、夹渣、裂纹、未焊透，其中未焊透、裂纹引起气孔、夹渣、裂纹、未焊透，其中未焊透、裂纹引起气孔、夹渣、裂纹、未焊透，其中未焊透、裂纹引起气孔、夹渣、裂纹、未焊透，其中未焊透、裂纹引起的应力集中较严重。的应力集中较严重。的应力集中较严重。的应力集中较严重。残余应力残余应力组织成分不同组织成分不同焊趾及咬边焊趾及咬边焊焊缝缝金金属属热热影影响响区区缺缺 陷陷裂裂纹纹未未焊焊透透气气孔孔夹夹渣渣裂裂纹纹脆脆化化应力集中应力集中角变形角变形错错边边应力集中应力集中错边错边第21页/共58页2 2 2 2）焊缝外形）焊缝外形）焊缝外形）焊缝外形 焊缝的余高、角焊缝凸出等。焊缝的余高、角焊缝凸出等。焊缝的余高、角焊缝凸出等。焊缝的余高、角焊缝凸出等。图图图图2-13 2-13 接头的应力分布接头的应力分布接头的应力分布接头的应力分布凸角焊缝凸角焊缝图图图图2-4 2-4 角焊缝截面形状及其计算断面角焊缝截面形状及其计算断面角焊缝截面形状及其计算断面角焊缝截面形状及其计算断面第22页/共58页3 3 3 3）焊接接头形式不合理；）焊接接头形式不合理；）焊接接头形式不合理；）焊接接头形式不合理；接头截面突变，加盖板的对接接头。接头截面突变，加盖板的对接接头。接头截面突变，加盖板的对接接头。接头截面突变，加盖板的对接接头。图图图图3-2 3-2 3-2 3-2 低碳钢塔接接头的低碳钢塔接接头的低碳钢塔接接头的低碳钢塔接接头的疲劳极限对比疲劳极限对比疲劳极限对比疲劳极限对比第23页/共58页二、电弧焊接头的工作应力分布二、电弧焊接头的工作应力分布二、电弧焊接头的工作应力分布二、电弧焊接头的工作应力分布 对接接头的工作应力分布对接接头的工作应力分布对接接头的工作应力分布对接接头的工作应力分布图图图图2-13 2-13 2-13 2-13 接头的工作应力分布接头的工作应力分布接头的工作应力分布接头的工作应力分布第24页/共58页 图图图图2-132-132-132-13解释：解释：解释：解释：余高余高余高余高对接接头的焊缝略高于母材板面，超对接接头的焊缝略高于母材板面，超对接接头的焊缝略高于母材板面，超对接接头的焊缝略高于母材板面，超出母材表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度。出母材表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度。出母材表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度。出母材表面连线上的那部分焊缝金属的最大高度。（1 1 1 1）余高引起应力集中；）余高引起应力集中；）余高引起应力集中；）余高引起应力集中；由图由图由图由图2-132-132-132-13分析：对接接头的工作应力集中主分析：对接接头的工作应力集中主分析：对接接头的工作应力集中主分析：对接接头的工作应力集中主要是余高引起的，焊缝正面要是余高引起的，焊缝正面要是余高引起的，焊缝正面要是余高引起的，焊缝正面K K K KT T T T1.61.61.61.6，背面，背面，背面，背面K K K KT T T T1.51.51.51.5；第25页/共58页（2 2 2 2）应力集中的大小取决于）应力集中的大小取决于）应力集中的大小取决于）应力集中的大小取决于h h h h、；由图由图由图由图2-142-142-142-14分析：分析：分析：分析：，hhhh，KTKTKTKT，反之，反之，反之，反之KTKTKTKT；当当当当h h h h0 0 0 0时，时，时，时，K K K K1 1 1 1，此时应力集中消失。，此时应力集中消失。，此时应力集中消失。，此时应力集中消失。图图图图2-14 2-14 余高和过渡半径与应力集中系数的关系余高和过渡半径与应力集中系数的关系余高和过渡半径与应力集中系数的关系余高和过渡半径与应力集中系数的关系第26页/共58页（3 3 3 3）应力集中与疲劳强度）应力集中与疲劳强度）应力集中与疲劳强度）应力集中与疲劳强度 应力集中应力集中应力集中应力集中KTKTKTKT，疲劳强度下降越明显，因此承，疲劳强度下降越明显，因此承，疲劳强度下降越明显，因此承，疲劳强度下降越明显，因此承受动载的结构，必须削平余高。受动载的结构，必须削平余高。受动载的结构，必须削平余高。受动载的结构，必须削平余高。以上分析，从强度看，对接接头是很好的接头，以上分析，从强度看，对接接头是很好的接头，以上分析，从强度看，对接接头是很好的接头，以上分析，从强度看，对接接头是很好的接头，因此国标规定承受动载的结构，因此国标规定承受动载的结构，因此国标规定承受动载的结构，因此国标规定承受动载的结构，h h h h03mm03mm03mm03mm。第27页/共58页图图图图1-15a1-15a T T形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布2 2 2 2、T T T T形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布（1 1 1 1）未开坡口的）未开坡口的）未开坡口的）未开坡口的T T T T形（十字）接头的工作应力分布；形（十字）接头的工作应力分布；形（十字）接头的工作应力分布；形（十字）接头的工作应力分布；由图由图由图由图1-15a1-15a1-15a1-15a解释：焊趾、焊根应力集中很明显，解释：焊趾、焊根应力集中很明显，解释：焊趾、焊根应力集中很明显，解释：焊趾、焊根应力集中很明显，B B B B截截截截面应力分布不均匀，面应力分布不均匀，面应力分布不均匀，面应力分布不均匀，B B B B截面的应力集中系数随角焊缝截面的应力集中系数随角焊缝截面的应力集中系数随角焊缝截面的应力集中系数随角焊缝角减小而下降，这一点说明了图角减小而下降，这一点说明了图角减小而下降，这一点说明了图角减小而下降，这一点说明了图2-4b2-4b2-4b2-4b。第28页/共58页图图图图1-15b1-15b T T形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布（2 2 2 2）开坡口的）开坡口的）开坡口的）开坡口的T T T T形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布形（十字）接头的工作应力分布 图图图图1-15b1-15b1-15b1-15b了解到应力集中明显下降，因此重了解到应力集中明显下降，因此重了解到应力集中明显下降，因此重了解到应力集中明显下降，因此重 要坡口并焊透。要坡口并焊透。要坡口并焊透。要坡口并焊透。第29页/共58页3 3 3 3、搭接接头的工作应力分布、搭接接头的工作应力分布、搭接接头的工作应力分布、搭接接头的工作应力分布 图图图图2-162-162-162-16是常见的搭接接头，该搭接角焊缝按受力方向是常见的搭接接头，该搭接角焊缝按受力方向是常见的搭接接头，该搭接角焊缝按受力方向是常见的搭接接头，该搭接角焊缝按受力方向可分为正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝。可分为正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝。可分为正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝。可分为正面角焊缝、侧面角焊缝、斜向角焊缝。正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝正面角焊缝焊缝与力的作用方向垂直的角焊缝；焊缝与力的作用方向垂直的角焊缝；焊缝与力的作用方向垂直的角焊缝；焊缝与力的作用方向垂直的角焊缝；侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝侧面角焊缝焊缝民力的作用方向相平行的角焊缝；焊缝民力的作用方向相平行的角焊缝；焊缝民力的作用方向相平行的角焊缝；焊缝民力的作用方向相平行的角焊缝；斜向角焊缝斜向角焊缝斜向角焊缝斜向角焊缝介于两者之间的角焊缝称为斜向角焊缝。介于两者之间的角焊缝称为斜向角焊缝。介于两者之间的角焊缝称为斜向角焊缝。介于两者之间的角焊缝称为斜向角焊缝。图图图图2-162-16搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝第30页/共58页由图由图由图由图2-172-172-172-17可看到：该焊缝的应力分布很不均匀，可看到：该焊缝的应力分布很不均匀，可看到：该焊缝的应力分布很不均匀，可看到：该焊缝的应力分布很不均匀，焊趾焊趾焊趾焊趾B B B B、焊根、焊根、焊根、焊根A A A A有较大的应力集中；有较大的应力集中；有较大的应力集中；有较大的应力集中；若要减小应力集中系数，可通过减小其夹角若要减小应力集中系数，可通过减小其夹角若要减小应力集中系数，可通过减小其夹角若要减小应力集中系数，可通过减小其夹角或或或或增大熔深，焊透根部。增大熔深，焊透根部。增大熔深，焊透根部。增大熔深，焊透根部。（1 1 1 1）正面角焊缝的工作应力分布）正面角焊缝的工作应力分布）正面角焊缝的工作应力分布）正面角焊缝的工作应力分布图图图图2-17 2-17 正面搭接角焊缝的应力分布正面搭接角焊缝的应力分布正面搭接角焊缝的应力分布正面搭接角焊缝的应力分布第31页/共58页（2 2 2 2）侧面角焊缝的工作应力分布）侧面角焊缝的工作应力分布）侧面角焊缝的工作应力分布）侧面角焊缝的工作应力分布由图由图由图由图2-182-182-182-18可看到：最大应力在两端，中部可看到：最大应力在两端，中部可看到：最大应力在两端，中部可看到：最大应力在两端，中部应力最小，焊缝越长，应力分布越不均匀；应力最小，焊缝越长，应力分布越不均匀；应力最小，焊缝越长，应力分布越不均匀；应力最小，焊缝越长，应力分布越不均匀；因此侧面角焊缝的因此侧面角焊缝的因此侧面角焊缝的因此侧面角焊缝的长度不得大于长度不得大于长度不得大于长度不得大于50K50K50K50K（KKKK焊脚尺寸）。焊脚尺寸）。焊脚尺寸）。焊脚尺寸）。图图图图2-18 2-18 侧面角焊缝的工作应力分布侧面角焊缝的工作应力分布侧面角焊缝的工作应力分布侧面角焊缝的工作应力分布F1F2AAA AmaxF1 F2第32页/共58页既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头为联合既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头为联合既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头为联合既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头为联合角焊缝。角焊缝。角焊缝。角焊缝。图图图图2-19 2-19 2-19 2-19 联合角焊缝的应力分布联合角焊缝的应力分布联合角焊缝的应力分布联合角焊缝的应力分布图图图图2-18 2-18 2-18 2-18 的侧面角焊缝的应的侧面角焊缝的应的侧面角焊缝的应的侧面角焊缝的应力集中相当严重，当施焊正力集中相当严重，当施焊正力集中相当严重，当施焊正力集中相当严重，当施焊正面的角焊缝后，其应力分布面的角焊缝后，其应力分布面的角焊缝后，其应力分布面的角焊缝后，其应力分布见图见图见图见图2-192-192-192-19，可看到应力集中，可看到应力集中，可看到应力集中，可看到应力集中得到改善，同时侧面的最大得到改善，同时侧面的最大得到改善，同时侧面的最大得到改善，同时侧面的最大切应力有所降低，因此设计切应力有所降低，因此设计切应力有所降低，因此设计切应力有所降低，因此设计上多采用联合角焊缝。上多采用联合角焊缝。上多采用联合角焊缝。上多采用联合角焊缝。（3 3 3 3）联合角焊缝的工作应力分布）联合角焊缝的工作应力分布）联合角焊缝的工作应力分布）联合角焊缝的工作应力分布第33页/共58页（4 4 4 4）盖板接头中的工作应力分布）盖板接头中的工作应力分布）盖板接头中的工作应力分布）盖板接头中的工作应力分布 1 1 1 1）盖板侧面角焊缝的工作应力分布；）盖板侧面角焊缝的工作应力分布；）盖板侧面角焊缝的工作应力分布；）盖板侧面角焊缝的工作应力分布；由图由图由图由图2-20a2-20a2-20a2-20a可看到盖板侧面的横截面正应力分布不均匀；可看到盖板侧面的横截面正应力分布不均匀；可看到盖板侧面的横截面正应力分布不均匀；可看到盖板侧面的横截面正应力分布不均匀；2 2 2 2）盖板侧、正面角焊缝的）盖板侧、正面角焊缝的）盖板侧、正面角焊缝的）盖板侧、正面角焊缝的工作应力分布；工作应力分布；工作应力分布；工作应力分布；由图由图由图由图2-20b2-20b2-20b2-20b可看到增焊正面可看到增焊正面可看到增焊正面可看到增焊正面角焊缝后，其应力分布得到改角焊缝后，其应力分布得到改角焊缝后，其应力分布得到改角焊缝后，其应力分布得到改善，应力集中明显降低，但在善，应力集中明显降低，但在善，应力集中明显降低，但在善，应力集中明显降低，但在承受动载时结构的疲劳强度较承受动载时结构的疲劳强度较承受动载时结构的疲劳强度较承受动载时结构的疲劳强度较低，因此盖板接头不能用于动低，因此盖板接头不能用于动低，因此盖板接头不能用于动低，因此盖板接头不能用于动载。载。载。载。图图图图2-20 2-20 加盖板接头应力分布加盖板接头应力分布加盖板接头应力分布加盖板接头应力分布第34页/共58页以上讨论的各种电弧焊接头都有不同程度的应以上讨论的各种电弧焊接头都有不同程度的应以上讨论的各种电弧焊接头都有不同程度的应以上讨论的各种电弧焊接头都有不同程度的应力集中，但不是在所有情况下应力集中都会影响力集中，但不是在所有情况下应力集中都会影响力集中，但不是在所有情况下应力集中都会影响力集中，但不是在所有情况下应力集中都会影响强度。强度。强度。强度。当材料具有足够的塑性，应力集中对静载强度当材料具有足够的塑性，应力集中对静载强度当材料具有足够的塑性，应力集中对静载强度当材料具有足够的塑性，应力集中对静载强度没有影响。没有影响。没有影响。没有影响。原因由图原因由图原因由图原因由图2-212-212-212-21分析分析分析分析可知：主要是接头在可知：主要是接头在可知：主要是接头在可知：主要是接头在塑性变形过程中能发塑性变形过程中能发塑性变形过程中能发塑性变形过程中能发生应力均匀化。生应力均匀化。生应力均匀化。生应力均匀化。图图图图2-21 2-21 侧面搭接接头的侧面搭接接头的侧面搭接接头的侧面搭接接头的工作应力均匀变化工作应力均匀变化工作应力均匀变化工作应力均匀变化第35页/共58页第三节焊接接头的静载强度计算第三节焊接接头的静载强度计算 第36页/共58页一、工作焊缝和联系焊缝一、工作焊缝和联系焊缝一、工作焊缝和联系焊缝一、工作焊缝和联系焊缝 1 1 1 1、工作焊缝、工作焊缝、工作焊缝、工作焊缝:指焊件上用于承受载荷的焊缝称为工作焊缝；指焊件上用于承受载荷的焊缝称为工作焊缝；指焊件上用于承受载荷的焊缝称为工作焊缝；指焊件上用于承受载荷的焊缝称为工作焊缝；图图图图2-22 a2-22 a2-22 a2-22 a、b b b b。第37页/共58页a)承载焊缝承载焊缝b)非承载焊缝非承载焊缝第38页/共58页2 2 2 2、联系焊缝、联系焊缝、联系焊缝、联系焊缝:指焊件上不直接承受载荷，只起到连接作用的焊缝指焊件上不直接承受载荷，只起到连接作用的焊缝指焊件上不直接承受载荷，只起到连接作用的焊缝指焊件上不直接承受载荷，只起到连接作用的焊缝称为联系焊缝；图称为联系焊缝；图称为联系焊缝；图称为联系焊缝；图2-22c2-22c2-22c2-22c、d d d d。第39页/共58页二、焊接接头强度计算的假设二、焊接接头强度计算的假设二、焊接接头强度计算的假设二、焊接接头强度计算的假设 焊接接头的应力分布非常复杂，难以精确计焊接接头的应力分布非常复杂，难以精确计焊接接头的应力分布非常复杂，难以精确计焊接接头的应力分布非常复杂，难以精确计算，一般采用假设简化计算，目前焊接接头静载算，一般采用假设简化计算，目前焊接接头静载算，一般采用假设简化计算，目前焊接接头静载算，一般采用假设简化计算，目前焊接接头静载强度计算常作如下的假设：强度计算常作如下的假设：强度计算常作如下的假设：强度计算常作如下的假设：1 1 1 1）残余应力对接头强度没有影响；）残余应力对接头强度没有影响；）残余应力对接头强度没有影响；）残余应力对接头强度没有影响；2 2 2 2）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没有影响；有影响；有影响；有影响；第40页/共58页残余应力残余应力组织成分不同组织成分不同焊趾及咬边焊趾及咬边焊焊缝缝金金属属热热影影响响区区缺陷缺陷裂裂纹纹未未焊焊透透气气孔孔夹夹渣渣裂裂纹纹脆脆化化应力集中应力集中应力集中应力集中角变形角变形错错边边错边错边第41页/共58页 3 3 3 3）接头的工作应力是均匀的以平均应力计算；）接头的工作应力是均匀的以平均应力计算；）接头的工作应力是均匀的以平均应力计算；）接头的工作应力是均匀的以平均应力计算；4 4 4 4）正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别；）正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别；）正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别；）正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别；图图图图2-16 2-16 搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝搭接接头角焊缝第42页/共58页5 5 5 5）焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响；）焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响；）焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响；）焊脚尺寸的大小对角焊缝的强度没有影响；凸角凸角不等腰角不等腰角6 6 6 6）角焊缝按切应力计算强度；）角焊缝按切应力计算强度；）角焊缝按切应力计算强度；）角焊缝按切应力计算强度；第43页/共58页 7 7 7 7）角焊缝以焊缝中最小断面为计算断面，见）角焊缝以焊缝中最小断面为计算断面，见）角焊缝以焊缝中最小断面为计算断面，见）角焊缝以焊缝中最小断面为计算断面，见图图图图2-23 2-23 2-23 2-23。直角等腰角焊缝的计算高度：直角等腰角焊缝的计算高度：直角等腰角焊缝的计算高度：直角等腰角焊缝的计算高度：a0.7Ka0.7Ka0.7Ka0.7K a a a a为计算高度。为计算高度。为计算高度。为计算高度。图图图图2-23 2-23 深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝第44页/共58页8 8 8 8）埋弧焊、）埋弧焊、）埋弧焊、）埋弧焊、CO2CO2CO2CO2焊时，角焊缝计算断面，见焊时，角焊缝计算断面，见焊时，角焊缝计算断面，见焊时，角焊缝计算断面，见图图图图2-232-23。角焊缝计算断面高度角焊缝计算断面高度角焊缝计算断面高度角焊缝计算断面高度a a a a为：为：为：为：a=(K+P)cos45 a=(K+P)cos45 a=(K+P)cos45 a=(K+P)cos45 当当当当K8mmK8mmK8mmK8mm时，可取时，可取时，可取时，可取 a=Ka=Ka=Ka=K；当当当当K 8mmK 8mmK 8mmK 8mm时，可取时，可取时，可取时，可取P=3mmP=3mmP=3mmP=3mm；图图图图2-23 2-23 深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝深熔焊的角焊缝第45页/共58页接头强度计算时的许用应力值均为焊缝的许用应力；接头强度计算时的许用应力值均为焊缝的许用应力；接头强度计算时的许用应力值均为焊缝的许用应力；接头强度计算时的许用应力值均为焊缝的许用应力；电弧焊接头静载强度计算的一般表达式：电弧焊接头静载强度计算的一般表达式：电弧焊接头静载强度计算的一般表达式：电弧焊接头静载强度计算的一般表达式：或或或或 式中式中式中式中、平均工作应力；平均工作应力；平均工作应力；平均工作应力；、焊缝许用应力；焊缝许用应力；焊缝许用应力；焊缝许用应力；三、电弧焊接头的静载强度计算三、电弧焊接头的静载强度计算三、电弧焊接头的静载强度计算三、电弧焊接头的静载强度计算第46页/共58页1 1 1 1、对接接头的静载强度计算、对接接头的静载强度计算、对接接头的静载强度计算、对接接头的静载强度计算 计算时要注意以下几点：计算时要注意以下几点：计算时要注意以下几点：计算时要注意以下几点：1 1 1 1）可不考虑焊缝余高；）可不考虑焊缝余高；）可不考虑焊缝余高；）可不考虑焊缝余高；2 2 2 2）计算焊缝长度取实际长度；）计算焊缝长度取实际长度；）计算焊缝长度取实际长度；）计算焊缝长度取实际长度；3 3 3 3）计算厚度取两板中较薄者；）计算厚度取两板中较薄者；）计算厚度取两板中较薄者；）计算厚度取两板中较薄者；4 4 4 4）若焊缝的许用应力与基本金属相同，可不）若焊缝的许用应力与基本金属相同，可不）若焊缝的许用应力与基本金属相同，可不）若焊缝的许用应力与基本金属相同，可不 必强度计算。必强度计算。必强度计算。必强度计算。第47页/共58页 以下是全焊透的对接接头的各种受力情况及计算公式。以下是全焊透的对接接头的各种受力情况及计算公式。以下是全焊透的对接接头的各种受力情况及计算公式。以下是全焊透的对接接头的各种受力情况及计算公式。（1 1 1 1）受拉、压对接接头的静载强度计算；）受拉、压对接接头的静载强度计算；）受拉、压对接接头的静载强度计算；）受拉、压对接接头的静载强度计算；受拉时，受拉时，受拉时，受拉时，F F F Ftttt t t t t L L L L1 1 1 1受压时，受压时，受压时，受压时，F F F Fpppp p p p p L1 L1 L1 L1M1图图图图2-24 2-24 对接接头受力情况对接接头受力情况对接接头受力情况对接接头受力情况M1M2M1M2FFsFs1212（2 2 2 2）受剪切对接接关的静载强度计算：）受剪切对接接关的静载强度计算：）受剪切对接接关的静载强度计算：）受剪切对接接关的静载强度计算：F F F FS S S S L L L L1 1 1 1第48页/共58页 （3 3 3 3）受弯矩对接接关的静载强度计算：）受弯矩对接接关的静载强度计算：）受弯矩对接接关的静载强度计算：）受弯矩对接接关的静载强度计算：FsFsFsFs -L L L L1 1 1 1 1)1)1)1)受板平面内弯矩受板平面内弯矩受板平面内弯矩受板平面内弯矩M M M M1 1 1 1 6M6M6M6M1 1 1 1 -t t t t 1 1 1 1L L L L2 2 2 2 2)2)2)2)受垂直板面弯矩受垂直板面弯矩受垂直板面弯矩受垂直板面弯矩M M M M2 2 2 2 6M6M6M6M2 2 2 2 -t t t t 1 1 1 1 L L L L 2 2第49页/共58页2 2 2 2、搭接接头的静载强度计算、搭接接头的静载强度计算、搭接接头的静载强度计算、搭接接头的静载强度计算（1 1 1 1）受拉、压的搭接接头静载强度计算：）受拉、压的搭接接头静载强度计算：）受拉、压的搭接接头静载强度计算：）受拉、压的搭接接头静载强度计算：1)1)1)1)正面搭接受拉、压：正面搭接受拉、压：正面搭接受拉、压：正面搭接受拉、压：F F F F 1.4KL1.4KL1.4KL1.4KL2)2)2)2)侧面搭接受拉、压：侧面搭接受拉、压：侧面搭接受拉、压：侧面搭接受拉、压：F F F F 1.4KL1.4KL1.4KL1.4KL3)3)3)3)联合搭接受拉、压：联合搭接受拉、压：联合搭接受拉、压：联合搭接受拉、压：F F F F 0.7KL 0.7KL 0.7KL 0.7KL 正面搭接受拉、压正面搭接受拉、压侧面搭接受拉、压侧面搭接受拉、压联合搭接受拉、压联合搭接受拉、压第50页/共58页（2 2 2 2）受弯矩的搭接接头静载强度计算：）受弯矩的搭接接头静载强度计算：）受弯矩的搭接接头静载强度计算：）受弯矩的搭接接头静载强度计算：1)1)1)1)分段计算法分段计算法分段计算法分段计算法 图图图图2-27 2-27 2-27 2-27 分段计算法示意图分段计算法示意图分段计算法示意图分段计算法示意图 在外力矩在外力矩在外力矩在外力矩M M M M作用下，焊缝两个平面内产生两作用下，焊缝两个平面内产生两作用下，焊缝两个平面内产生两作用下，焊缝两个平面内产生两个