1、 1. 1.鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法22. 2.焊接連接的特性焊接連接的特性3.3.對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造和計(jì)算4. 4.角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算角焊縫的構(gòu)造和計(jì)算5. 5.焊接殘余應(yīng)力與變形焊接殘余應(yīng)力與變形3一、一、焊縫連接焊縫連接 鋼結(jié)構(gòu)的連接方法鋼結(jié)構(gòu)的連接方法對(duì)接焊縫連接對(duì)接焊縫連接優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；優(yōu)點(diǎn)：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。缺點(diǎn)：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對(duì)裂紋敏感。 角焊縫連接角焊縫連接4一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法一、鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法1.1.手工電弧焊手工電弧焊A、焊條的選擇：、焊條的選擇：

2、焊條應(yīng)與焊件焊條應(yīng)與焊件鋼材相適應(yīng)。鋼材相適應(yīng)。原理：利用電弧產(chǎn)生熱量原理：利用電弧產(chǎn)生熱量 熔化焊條和母材形熔化焊條和母材形 成焊縫。成焊縫。 焊接連接的特性焊接連接的特性 焊機(jī)焊機(jī)導(dǎo)線導(dǎo)線熔池熔池焊條焊條焊鉗焊鉗保護(hù)氣體保護(hù)氣體焊件焊件電弧電弧5Q390Q390、Q420Q420鋼選擇鋼選擇E55E55型焊條型焊條(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345鋼選擇鋼選擇E50E50型焊條型焊條(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊條的表示方法：、焊條的表示方法：E E焊條焊條( (ElectrodeElectrode) )第第1 1、2 2位數(shù)字為熔

3、融金屬的最小抗拉強(qiáng)度位數(shù)字為熔融金屬的最小抗拉強(qiáng)度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。適用焊接位置、電流及藥皮的類(lèi)型。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。缺點(diǎn)：質(zhì)量波動(dòng)大，要求焊工等級(jí)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。 優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；優(yōu)點(diǎn)：方便，特別在高空和野外作業(yè)，小型焊接；Q235Q235鋼選擇鋼選擇E43E43型焊條（型焊條（E4300-E4328)E4300-E4328)C C、優(yōu)、缺點(diǎn)、優(yōu)、缺點(diǎn)6、焊絲轉(zhuǎn)盤(pán)焊

4、絲轉(zhuǎn)盤(pán)送絲器送絲器焊劑漏斗焊劑漏斗焊劑焊劑熔渣熔渣焊件焊件埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊7A A、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。、焊絲的選擇應(yīng)與焊件等強(qiáng)度。 B B、優(yōu)、缺點(diǎn)：、優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，焊接速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量好。焊接質(zhì)量好。 缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。缺點(diǎn)：設(shè)備投資大，施工位置受限等。 送送絲絲器器機(jī)機(jī)器器8優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)、缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接質(zhì)量好。量好。 缺點(diǎn)：施工條件受限制等。缺點(diǎn)：施工條件受限制等。91.1.焊接連接形式焊接連接形式對(duì)接對(duì)接10搭接搭接11（1）對(duì)接焊縫）對(duì)接焊縫正對(duì)

5、接焊縫正對(duì)接焊縫（2）角焊縫）角焊縫T型對(duì)接焊縫型對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫斜對(duì)接焊縫123. 3. 焊縫位置焊縫位置131.1.焊縫缺陷焊縫缺陷14焊縫缺陷：裂紋焊縫缺陷：裂紋15焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔16焊縫缺陷：未焊透焊縫缺陷：未焊透17焊縫缺陷：縮孔焊縫缺陷：縮孔18焊縫缺陷：焊縫缺陷：19焊縫缺陷：氣孔焊縫缺陷：氣孔20咬邊缺陷咬邊缺陷（1 1）咬邊定義）咬邊定義答：焊接電弧將母材融化后未及時(shí)填充液態(tài)金屬而留下的鴻溝稱(chēng)作咬邊。答：焊接電弧將母材融化后未及時(shí)填充液態(tài)金屬而留下的鴻溝稱(chēng)作咬邊。（2 2）咬邊對(duì)焊縫的影響）咬邊對(duì)焊縫的影響答：咬邊不但降低焊件的斷面

6、尺寸而且在咬邊處應(yīng)力集中，當(dāng)焊件受載后易從咬邊處答：咬邊不但降低焊件的斷面尺寸而且在咬邊處應(yīng)力集中，當(dāng)焊件受載后易從咬邊處產(chǎn)生開(kāi)裂。產(chǎn)生開(kāi)裂。（3 3）咬邊產(chǎn)生的原因）咬邊產(chǎn)生的原因答：焊接電流或電弧電壓過(guò)高，焊接速度過(guò)慢、操作手法不正確等因素。答：焊接電流或電弧電壓過(guò)高，焊接速度過(guò)慢、操作手法不正確等因素。（4 4）解決辦法）解決辦法答：適當(dāng)調(diào)整焊接電流，電弧電壓及焊接速度、采用正確的操作手法。答：適當(dāng)調(diào)整焊接電流，電弧電壓及焊接速度、采用正確的操作手法。21氣孔氣孔（1 1）氣孔的定義）氣孔的定義答：焊接時(shí)有些氣孔未來(lái)得及逸出焊縫而產(chǎn)生的空穴稱(chēng)作氣孔。答：焊接時(shí)有些氣孔未來(lái)得及逸出焊縫而產(chǎn)

7、生的空穴稱(chēng)作氣孔。（2 2）氣孔對(duì)焊縫的影響）氣孔對(duì)焊縫的影響答：降低焊縫的致密性、氣孔處應(yīng)力集中、加劇了合金元素的氧化、致使焊縫金屬翠答：降低焊縫的致密性、氣孔處應(yīng)力集中、加劇了合金元素的氧化、致使焊縫金屬翠化等?；取＃? 3）氣孔對(duì)焊縫的影響）氣孔對(duì)焊縫的影響答：待焊處油污銹垢過(guò)多、焊接電弧過(guò)長(zhǎng)、電弧電壓過(guò)高、保護(hù)氣體挺度不夠等。答：待焊處油污銹垢過(guò)多、焊接電弧過(guò)長(zhǎng)、電弧電壓過(guò)高、保護(hù)氣體挺度不夠等。（4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前仔細(xì)清理待焊處的油污銹垢、盡量采用短弧焊接、適當(dāng)調(diào)整電弧電壓及保護(hù)答：焊前仔細(xì)清理待焊處的油污銹垢、盡量采用短弧焊接、適當(dāng)調(diào)整電弧電壓及保護(hù)氣體流量等。氣

8、體流量等。22夾渣夾渣（1 1）夾渣的定義）夾渣的定義答：焊縫中過(guò)多的雜物未來(lái)得及逸出在焊縫中殘留的夾雜物稱(chēng)作夾渣。答：焊縫中過(guò)多的雜物未來(lái)得及逸出在焊縫中殘留的夾雜物稱(chēng)作夾渣。（2 2）夾渣對(duì)焊縫的影響）夾渣對(duì)焊縫的影響答：夾渣不但降低焊縫的截面尺寸而且在夾渣兩端應(yīng)力高度集中，當(dāng)焊縫受載后易在答：夾渣不但降低焊縫的截面尺寸而且在夾渣兩端應(yīng)力高度集中，當(dāng)焊縫受載后易在夾渣兩端產(chǎn)生延伸性裂紋。夾渣兩端產(chǎn)生延伸性裂紋。（3 3）夾渣產(chǎn)生的原因）夾渣產(chǎn)生的原因答：焊接電流過(guò)小、焊接速度過(guò)快、操作手法不正確、待焊處的雜質(zhì)過(guò)多等。答：焊接電流過(guò)小、焊接速度過(guò)快、操作手法不正確、待焊處的雜質(zhì)過(guò)多等。（5

9、5）夾渣種類(lèi)）夾渣種類(lèi)答：孤立夾渣、條形夾渣答：孤立夾渣、條形夾渣（4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前仔細(xì)清理待焊處的雜物、適當(dāng)調(diào)整焊接電流及焊接速度、適當(dāng)調(diào)整操作手法答：焊前仔細(xì)清理待焊處的雜物、適當(dāng)調(diào)整焊接電流及焊接速度、適當(dāng)調(diào)整操作手法等。等。23焊瘤焊瘤（1 1）焊瘤的定義）焊瘤的定義答：液態(tài)金屬流淌到焊縫以外形成的瘤狀熔敷金屬答：液態(tài)金屬流淌到焊縫以外形成的瘤狀熔敷金屬（2 2）焊瘤對(duì)焊縫的影響）焊瘤對(duì)焊縫的影響答：焊瘤不但影響外在美觀而且在焊瘤處應(yīng)力集中，在焊瘤底部還存在未融合等缺陷。答：焊瘤不但影響外在美觀而且在焊瘤處應(yīng)力集中，在焊瘤底部還存在未融合等缺陷。（3 3）焊瘤產(chǎn)生的原

10、因）焊瘤產(chǎn)生的原因答：焊接電流過(guò)大，焊接速度過(guò)慢、操作手法不正確等答：焊接電流過(guò)大，焊接速度過(guò)慢、操作手法不正確等（4 4）解決辦法）解決辦法答：適當(dāng)調(diào)整焊接電流及焊接速度、才用正確的操作手法。答：適當(dāng)調(diào)整焊接電流及焊接速度、才用正確的操作手法。24未焊透未焊透（1 1）未焊透的定義）未焊透的定義答：指焊件底部未完全融化結(jié)合答：指焊件底部未完全融化結(jié)合（2 2）未焊透對(duì)焊縫的影響）未焊透對(duì)焊縫的影響答：未焊透不但將級(jí)焊縫的斷面尺寸而且在未融合處應(yīng)力集中答：未焊透不但將級(jí)焊縫的斷面尺寸而且在未融合處應(yīng)力集中（3 3）未焊透產(chǎn)生的原因）未焊透產(chǎn)生的原因答：母材坡口不合格、焊接電流電弧電壓過(guò)小、焊接

11、速度過(guò)快、操作手法不正確等答：母材坡口不合格、焊接電流電弧電壓過(guò)小、焊接速度過(guò)快、操作手法不正確等（4 4）解決辦法）解決辦法答：合理加工母材坡口、正確選用焊接電流電弧電壓，焊接速度及操作手法等答：合理加工母材坡口、正確選用焊接電流電弧電壓，焊接速度及操作手法等25裂紋裂紋（1 1）裂紋的定義）裂紋的定義答：在焊縫新界面形成的裂痕答：在焊縫新界面形成的裂痕（2 2）裂紋對(duì)焊縫的影響）裂紋對(duì)焊縫的影響答：裂紋是焊接缺陷中最大的缺陷之一，易產(chǎn)生質(zhì)量事故答：裂紋是焊接缺陷中最大的缺陷之一，易產(chǎn)生質(zhì)量事故（3 3）裂紋產(chǎn)生的原因）裂紋產(chǎn)生的原因答：焊接應(yīng)力過(guò)大、質(zhì)脆因素等答：焊接應(yīng)力過(guò)大、質(zhì)脆因素等（

12、4 4）解決辦法）解決辦法答：焊前進(jìn)行預(yù)熱、焊中錘擊、控制層間溫度、焊后緩冷及熱處理答：焊前進(jìn)行預(yù)熱、焊中錘擊、控制層間溫度、焊后緩冷及熱處理（5 5）裂紋種類(lèi)）裂紋種類(lèi)答：有縱向裂紋、橫向裂紋、（條狀裂紋、星狀裂紋、放射性裂紋）等。答：有縱向裂紋、橫向裂紋、（條狀裂紋、星狀裂紋、放射性裂紋）等。26焊縫過(guò)大或過(guò)小焊縫過(guò)大或過(guò)小（1 1）焊縫過(guò)大或過(guò)小的定義）焊縫過(guò)大或過(guò)小的定義答：指焊縫大于或小于圖樣要求答：指焊縫大于或小于圖樣要求（2 2）對(duì)焊縫的影響）對(duì)焊縫的影響答：焊縫過(guò)大不但增加了焊接工作量而且增加了焊接變形節(jié)焊接殘余應(yīng)力，焊縫過(guò)小答：焊縫過(guò)大不但增加了焊接工作量而且增加了焊接變形節(jié)

13、焊接殘余應(yīng)力，焊縫過(guò)小降低焊件的強(qiáng)度降低焊件的強(qiáng)度（3 3）產(chǎn)生的原因及解決辦法）產(chǎn)生的原因及解決辦法答：按圖樣要求施焊并符合標(biāo)準(zhǔn)答：按圖樣要求施焊并符合標(biāo)準(zhǔn)27焊縫成型不良焊縫成型不良（1 1）焊縫成型不良有哪些）焊縫成型不良有哪些答：焊偏、焊縫寬度、凸度不均勻、焊波過(guò)于粗大等答：焊偏、焊縫寬度、凸度不均勻、焊波過(guò)于粗大等（2 2）對(duì)焊縫的影響）對(duì)焊縫的影響答：不但影響外在美觀而且還存在一些焊接缺陷答：不但影響外在美觀而且還存在一些焊接缺陷（3 3）解決辦法）解決辦法答：提高焊接技術(shù)水平從而提高焊接質(zhì)量答：提高焊接技術(shù)水平從而提高焊接質(zhì)量28焊接變形焊接變形（1 1）焊接變形的定義）焊接變形

14、的定義答：焊接后焊件產(chǎn)生尺寸上的變化稱(chēng)作焊接變形答：焊接后焊件產(chǎn)生尺寸上的變化稱(chēng)作焊接變形（2 2）焊接變形對(duì)焊件的影響）焊接變形對(duì)焊件的影響答：焊接變形不但降低焊件的尺寸精度而且降低了焊件的使用穩(wěn)定性答：焊接變形不但降低焊件的尺寸精度而且降低了焊件的使用穩(wěn)定性（3 3）產(chǎn)生原因）產(chǎn)生原因答：焊件收到了不同程度的加熱及冷卻、焊件焊接時(shí)受環(huán)境影響等答：焊件收到了不同程度的加熱及冷卻、焊件焊接時(shí)受環(huán)境影響等（4 4）解決辦法）解決辦法答：采用焊前預(yù)熱降低焊接變形、采用合理的焊接順序、焊件焊接時(shí)底部一定要放平答：采用焊前預(yù)熱降低焊接變形、采用合理的焊接順序、焊件焊接時(shí)底部一定要放平防止焊件受熱塑性狀

15、態(tài)后，下垂變形。防止焊件受熱塑性狀態(tài)后，下垂變形。(5)(5)焊接變形種類(lèi)焊接變形種類(lèi)答：收縮變形、角變形、錯(cuò)變形、彎曲變形、扭曲變形、破浪變形等答：收縮變形、角變形、錯(cuò)變形、彎曲變形、扭曲變形、破浪變形等29外觀檢查：外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)：內(nèi)部無(wú)損檢驗(yàn)：檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷。 內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲內(nèi)部檢驗(yàn)主要采用超聲 波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn)波，有時(shí)還用磁粉檢驗(yàn) 熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方熒光檢驗(yàn)等輔助檢驗(yàn)方法。還可以采用法。還可以采用X X射線或射線或射線透照或拍片。射線透照或拍片。30鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定：規(guī)定

16、： 焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)焊縫按其檢驗(yàn)方法和質(zhì)量要求分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。和三級(jí)。 三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)焊縫只要求對(duì)全部焊縫作外觀檢查且符合三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)一、二級(jí)焊縫除外觀檢查外，尚要求一定數(shù)量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。量的超聲波檢驗(yàn)并符合相應(yīng)級(jí)別的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。31 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003GB50017-2003）中，對(duì)焊）中，對(duì)焊縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定：縫質(zhì)量等級(jí)的選用有如下規(guī)定： (1) (1) 需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向需要進(jìn)行疲勞計(jì)

17、算的構(gòu)件中，垂直于作用力方向的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。的橫向?qū)雍缚p受拉時(shí)應(yīng)為一級(jí)，受壓時(shí)應(yīng)為二級(jí)。 (2) (2) 在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材在不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的構(gòu)件中，凡要求與母材等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。等強(qiáng)的受拉對(duì)接焊縫應(yīng)不低于二級(jí)；受壓時(shí)宜為二級(jí)。 32 （）重級(jí)工作制和起重量（）重級(jí)工作制和起重量 的中級(jí)工作的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車(chē)桁架上弦桿制吊車(chē)梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車(chē)桁架上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，與節(jié)點(diǎn)板之間的形接頭焊透的對(duì)接與角接組合焊縫，不應(yīng)低于二級(jí)。不應(yīng)低于二

18、級(jí)。 （）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力（）角焊縫質(zhì)量等級(jí)一般為三級(jí)，直接承受動(dòng)力荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量的中級(jí)工荷載且需要驗(yàn)算疲勞和起重量的中級(jí)工作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。作制吊車(chē)梁的角焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合二級(jí)。3334 詳細(xì)參見(jiàn)表詳細(xì)參見(jiàn)表3-1，圖，圖3-13351 1、對(duì)接焊縫的坡口形式、對(duì)接焊縫的坡口形式: : 對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算對(duì)接焊縫的構(gòu)造與計(jì)算 對(duì)接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與對(duì)接焊縫的焊件常做坡口，坡口形式與板厚和板厚和施工條件施工條件有關(guān)。有關(guān)。 t-t-焊件厚度焊件厚度(1)(1)當(dāng)當(dāng):t6mm(:t6mm(手工焊手工焊),t10mm(),t2

19、0mm(3)t20mm時(shí)，宜采用時(shí)，宜采用U形、形、K形、形、X形坡口。形坡口。36C=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）2 2、V V形、形、U U形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；形坡口焊縫單面施焊，但背面需進(jìn)行補(bǔ)焊；3 3、對(duì)接焊縫的起、滅弧點(diǎn)易出現(xiàn)缺陷，故一般用引、對(duì)接焊縫的起、滅弧點(diǎn)易出現(xiàn)缺陷，故一般用引弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時(shí)，每弧板引出，焊完后將其切去；不能做引弧板時(shí)，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減去條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度等于實(shí)際長(zhǎng)度減去2t2t1 1，t t1 1較

20、較薄焊件厚度；薄焊件厚度；4 4、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于、當(dāng)板件厚度或?qū)挾仍谝粋?cè)相差大于4mm4mm時(shí)，應(yīng)做坡時(shí)，應(yīng)做坡度不大于度不大于1:2.5(1:2.5(靜載靜載) )或或1:4(1:4(動(dòng)載動(dòng)載) )的斜角，以平緩的斜角，以平緩過(guò)度，減小應(yīng)力集中。過(guò)度，減小應(yīng)力集中。371:2.51:2.538對(duì)接焊縫分為：對(duì)接焊縫分為：焊透焊透和和部分焊透（自學(xué)）部分焊透（自學(xué)）兩種；兩種；動(dòng)荷載作用下部分焊透的對(duì)接焊縫不宜用做動(dòng)荷載作用下部分焊透的對(duì)接焊縫不宜用做垂直受垂直受力方向力方向的連接焊縫；的連接焊縫；對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其強(qiáng)度可視對(duì)于靜載作用下的一級(jí)和二級(jí)對(duì)接焊縫其

21、強(qiáng)度可視為與母材相同，不與計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算；為與母材相同，不與計(jì)算。三級(jí)焊縫需進(jìn)行計(jì)算；對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)對(duì)接焊縫可視作焊件的一部分，故其計(jì)算方法與構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算相同。件強(qiáng)度計(jì)算相同。39NNt401、軸心力作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算軸心力作用下的對(duì)接焊縫計(jì)算)283( wcwtwfftlN或 式中：式中： N軸心拉力或壓力；軸心拉力或壓力； t板件較小厚度；板件較小厚度；T形連接中為腹板厚度；形連接中為腹板厚度； f ft tw w、f fc cw w 對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)接焊縫的抗拉和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。NNl lw wtA 當(dāng)不滿(mǎn)足上式時(shí)，可采用斜對(duì)當(dāng)

22、不滿(mǎn)足上式時(shí)，可采用斜對(duì)接焊縫連接如圖接焊縫連接如圖B。wvwwcwtwftlNfftlN cossin或另另: :當(dāng)當(dāng)tantan1.51.5時(shí)時(shí), ,不用驗(yàn)算不用驗(yàn)算! !NNtBNsinsinNcoscosl lw w)293(62max wtwwftlMWM 41l lw wtAMV)303(23max wVwwwftlVtIVS 因焊縫截面為矩形，因焊縫截面為矩形，M、V共同作用下應(yīng)力圖為：共同作用下應(yīng)力圖為：故其強(qiáng)度計(jì)算公式為：故其強(qiáng)度計(jì)算公式為：式中：式中：W Ww w焊縫截面模量；焊縫截面模量； S Sw w-焊縫截面面積矩；焊縫截面面積矩； I Iw w-焊縫截面慣性矩。焊縫

23、截面慣性矩。（1）板件間對(duì)接連接）板件間對(duì)接連接wtwfWMwvwwftIVS)313(1.132121 wtf 42MV1焊縫截面焊縫截面A A、對(duì)于焊縫的、對(duì)于焊縫的maxmax和和maxmax應(yīng)滿(mǎn)足式應(yīng)滿(mǎn)足式3-2和和3-3要求；要求；max11maxB B、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫、對(duì)于翼緣與腹板交接點(diǎn)焊縫（1點(diǎn)）點(diǎn)），其折算應(yīng)，其折算應(yīng) 力尚應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：力尚應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：1.11.1考慮最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)?？紤]最大折算應(yīng)力只在局部出現(xiàn)的強(qiáng)度增大系數(shù)。43求解思路：求解思路：（1）受力特征）受力特征(3)有效截面及截面特性有效截面及截面特性（4）應(yīng)力）應(yīng)力（2

24、）計(jì)算內(nèi)容）計(jì)算內(nèi)容（5）強(qiáng)度）強(qiáng)度習(xí)題：習(xí)題：3-244hehfhf普通式普通式hehf1.5hf平坡式平坡式1 1、角焊縫的形式、角焊縫的形式: : 角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算角焊縫的構(gòu)造與計(jì)算直角角焊縫、斜角角焊縫直角角焊縫、斜角角焊縫（1 1）直角角焊縫直角角焊縫hehfhf凹面式凹面式45按he=0.7hf斜角角焊縫按he=0.7hf(a)hfhfhfhfa）銳角角焊縫；b）鈍角角焊縫(b)按he=hf coshfhfhfhf2按he=hf cos2（2）斜角角焊縫斜角角焊縫對(duì)于對(duì)于135135o o或或606mmt6mm時(shí)，時(shí)，h hf,maxf,maxt-(1t-(12)mm2)mm；h

25、f ft t1 1t 為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬為了避免在焊縫金屬中由于冷卻速度快而產(chǎn)生淬硬組織，導(dǎo)致母材開(kāi)裂，硬組織，導(dǎo)致母材開(kāi)裂，hf,min應(yīng)滿(mǎn)足以下要求應(yīng)滿(mǎn)足以下要求: : )(5 . 12min,計(jì)算數(shù)值只進(jìn)不舍！計(jì)算數(shù)值只進(jìn)不舍！thf 54 式中式中: : t t2-較厚焊件厚度較厚焊件厚度 另另: :對(duì)于埋弧自動(dòng)焊對(duì)于埋弧自動(dòng)焊hf,min可減去可減去1mm; ; 對(duì)于對(duì)于T型連接單面角焊縫型連接單面角焊縫hf,min應(yīng)加上應(yīng)加上1mm; ; 當(dāng)當(dāng)t t24mm時(shí)時(shí), , hf,min=t=t2 側(cè)面角焊縫在彈性工作階段沿長(zhǎng)度方向受力不均，側(cè)面角焊縫在彈性工作階

26、段沿長(zhǎng)度方向受力不均，兩端大而中間小。焊縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)，應(yīng)力集中系數(shù)越兩端大而中間小。焊縫長(zhǎng)度越長(zhǎng)，應(yīng)力集中系數(shù)越大。如果焊縫長(zhǎng)度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)大。如果焊縫長(zhǎng)度不是太大，焊縫兩端達(dá)到屈服強(qiáng)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；當(dāng)焊縫長(zhǎng)度達(dá)度后，繼續(xù)加載，應(yīng)力會(huì)漸趨均勻；當(dāng)焊縫長(zhǎng)度達(dá)到一定的長(zhǎng)度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，到一定的長(zhǎng)度后，可能破壞首先發(fā)生在焊縫兩端，故：故：fwhl60 55注注： 1 1、當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不與考慮；、當(dāng)實(shí)際長(zhǎng)度大于以上值時(shí)，計(jì)算時(shí)不與考慮； 2 2、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。、當(dāng)內(nèi)力沿側(cè)焊縫全長(zhǎng)分布時(shí)，不受上式限制。 對(duì)于焊腳

27、尺寸大而長(zhǎng)度小的焊縫，焊件局部加對(duì)于焊腳尺寸大而長(zhǎng)度小的焊縫，焊件局部加熱嚴(yán)重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，熱嚴(yán)重且起落弧坑相距太近，以及可能產(chǎn)生缺陷，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，使焊縫不可靠。故為了使焊縫具有一定的承載力，規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定：mmhlfw408且不得小于且不得小于 56 當(dāng)板件端部?jī)H采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)：當(dāng)板件端部?jī)H采用兩條側(cè)面角焊縫連接時(shí)： A、為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力、為了避免應(yīng)力傳遞的過(guò)分彎折而使構(gòu)件中應(yīng)力 不均，規(guī)范規(guī)定：不均，規(guī)范規(guī)定：blw ）（或或）（mmtmmmmttb121901216111 57B、為了避免焊縫橫

28、向收、為了避免焊縫橫向收 縮時(shí)引起板件的拱曲縮時(shí)引起板件的拱曲 太大，規(guī)范規(guī)定：太大，規(guī)范規(guī)定：t1t2bwl 58C. 當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作當(dāng)角焊縫的端部位于構(gòu)件轉(zhuǎn)角處時(shí)，應(yīng)作2h2hf f的的繞繞 角焊角焊，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。，且轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。bwl2hf f2551且且t t1t2 1 1、試驗(yàn)表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在試驗(yàn)表明，直角角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部喉部，故通常將故通常將4545o o截面作為計(jì)算截面，作用在該截面上截面作為計(jì)算截面，作用在該截面上的應(yīng)力如下圖所示：的應(yīng)力如下圖所示：59hfhehh1h2dehel lw wh-h-焊縫厚度、焊縫厚度

29、、h h1 1熔深熔深h h2 2凸度、凸度、d d焊趾、焊趾、e e焊根焊根603 3、由于我國(guó)規(guī)范給定的角焊由于我國(guó)規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，是根據(jù)抗剪條件確定的故上式又可表達(dá)為：件確定的故上式又可表達(dá)為：式中：式中：wuf-焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度hel lw w)43( wexflhN )33( weyflhN 61NNyNx2f ff= fh he el lw w45O45Oh hf f62wfffff3232222 將能量強(qiáng)度條件可得：將能量強(qiáng)度條件可得：得 1.22整理上式，并令 23f )53(22 wfffff 上式即為規(guī)范給定的角焊縫

30、強(qiáng)度計(jì)算通用公式上式即為規(guī)范給定的角焊縫強(qiáng)度計(jì)算通用公式f f正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)；正面角焊縫強(qiáng)度增大系數(shù)； 靜載時(shí)取靜載時(shí)取1.221.22，動(dòng)載時(shí)取，動(dòng)載時(shí)取1.01.0。63)63( wffewffhlN 對(duì)于正面角焊縫，對(duì)于正面角焊縫，f f=0=0，可得：，可得：對(duì)于側(cè)面角焊縫，對(duì)于側(cè)面角焊縫，f f=0=0，可得：，可得：)73( wfewffhlN 以上各式中：以上各式中： h he e=0.7h=0.7hf f； l lw w角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧缺陷時(shí)，每條焊縫取其 實(shí)際長(zhǎng)度減去實(shí)際長(zhǎng)度減去2h2hf f。64ewwffhl

31、fN 四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計(jì)算四、各種受力狀態(tài)下的直角角焊縫連接計(jì)算wfwefflhN 1 1、軸心力作用下、軸心力作用下(1)(1)軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接軸心力作用下的蓋板對(duì)接連接: :A A、僅采用側(cè)面角焊縫連接：僅采用側(cè)面角焊縫連接：B B、采用三面圍焊連接：、采用三面圍焊連接：wfewffhlNN NNl lw wl lw w65(2)(2)T形角焊縫連接形角焊縫連接)83(cos ewfhlN )93(sin ewfhlN )53(22 wfffff N Nx xN Ny yN N2wl2wlN N代入式代入式3-133-13驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，即驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度，即: :6

32、6(3)(3)角鋼角焊縫連接角鋼角焊縫連接A A、僅采用側(cè)面角焊縫連接、僅采用側(cè)面角焊縫連接)113()103(221121 eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :)133()123(2211212121 NkeeeNNNkeeeNN肢肢尖尖焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù)肢肢背背焊焊縫縫內(nèi)內(nèi)力力分分配配系系數(shù)數(shù) 2211212121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w26768)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :)173()163(2221

33、11 wfewwfewfhNlfhNlNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w269B B、采用三面圍焊采用三面圍焊)213(2)203(2322311 NNkNNNkN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :)183(333 wffewfhlN )193(33 wffefbhN 余下的問(wèn)題同情況余下的問(wèn)題同情況A，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w270)153()143(222111 wfewfwfewffhlNfhlN 對(duì)于校核問(wèn)題對(duì)于校核問(wèn)題: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :)173()163(222111 wfewwfewfhNlfhNlNe

34、1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w271)233()223(23123 NNNNkNC C、采用、采用L L形圍焊形圍焊由平衡條件可得由平衡條件可得: :對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)問(wèn)題: :02 N)243(333111 wwfffwfewlfNhfhNl Ne1e2bN1xxN3l lw1w1722 2、N、M、V共同作用下共同作用下(1(1) )偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算偏心軸力作用下角焊縫強(qiáng)度計(jì)算NeNx xNy y2wl2wlMANxNxM MNyNy 2,6weewxAflhMhlN ewyAfhlN , wfAffAff 2,2, h he eh he et t73(

35、(2) ) V、M共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算共同作用下焊縫強(qiáng)度計(jì)算h1fAfAfBfBf fwffwfAfhIM 21對(duì)于對(duì)于A點(diǎn)：點(diǎn)：式中：式中：I Iw w全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩；全部焊縫有效截面對(duì)中和軸的慣性矩； h h1 1兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。兩翼緣焊縫最外側(cè)間的距離。xxh h2BBAh1MeFVM74對(duì)于對(duì)于B點(diǎn)：點(diǎn)： 2,2,22weffBwfBlhVhIM wffBffBf 22 強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：式中：式中：h h2 2、l lw,2w,2腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度；腹板焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度； h he,2e,2腹板焊縫截面有效高度。腹板焊縫截面有效高度。h1f1f1

36、f2f2f fxxh h2BBAh1MVM將將F F向焊縫群形心向焊縫群形心簡(jiǎn)化得簡(jiǎn)化得: : V=F V=F T=F(e T=F(e1 1+e+e2 2) )75假定假定: :A A、被連接件絕對(duì)剛性，焊縫、被連接件絕對(duì)剛性，焊縫為彈性，即：為彈性，即：T T作用下被連作用下被連接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨接件有繞焊縫形心旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)；勢(shì)；B B、T T作用下焊縫群上任意點(diǎn)的作用下焊縫群上任意點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與焊縫形心的連線，且大小與形心的連線，且大小與r r成成正比；正比；C C、在、在V V作用下，焊縫群上的應(yīng)作用下，焊縫群上的應(yīng)力均勻分布。力均勻分布。Fe1e2

37、x0l l1l l2xxyyAA0TVr故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)故：該連接的設(shè)計(jì)控制點(diǎn) 為為A A點(diǎn)和點(diǎn)和A A點(diǎn)點(diǎn))253( yxPTAIIrTIrT 76xxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he eT作用下作用下A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: :將其沿將其沿x x軸軸和和y y軸分解軸分解: :)273(cos)263(sin rrIrTrrIrTxPTTAyyPTTAx e2x0l l1l l2xxyyAA0TVr側(cè)縫側(cè)縫正縫正縫77剪力剪力V作用下作用下,A,A點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力: : weVVAylhV A A點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方點(diǎn)垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為: :TA

38、yVAyf A A點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方點(diǎn)平行于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力為向的應(yīng)力為: :TAxf 強(qiáng)度驗(yàn)算公式：強(qiáng)度驗(yàn)算公式：wfffff 22 wfTAxfVAyTAyf 22 即：即：思考思考: :以上計(jì)算方法為近似計(jì)算，為什么以上計(jì)算方法為近似計(jì)算，為什么? ?V VxxyyrrxryATAxTAxTAyTAyTATA0VyVyh he e一、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)及其產(chǎn)生的原因一、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)及其產(chǎn)生的原因 1 1、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi)、焊接殘余應(yīng)力的分類(lèi) A A、縱向焊接殘余應(yīng)力縱向焊接殘余應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向沿焊縫長(zhǎng)度方向; ; B B、橫向焊接殘余應(yīng)力橫向焊接殘余應(yīng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向垂直

39、于焊縫長(zhǎng)度方向; ; C C、沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力。沿厚度方向的焊接殘余應(yīng)力。 2 2、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因、焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 （1 1）縱向焊接殘余應(yīng)力）縱向焊接殘余應(yīng)力7879 焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上焊接過(guò)程是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過(guò)程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，焊縫處可達(dá)16001600o oC C，而鄰近區(qū)域，而鄰近區(qū)域溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹溫度驟降。高溫鋼材膨脹大，但受到兩側(cè)溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時(shí)被，焊縫冷卻時(shí)被塑性塑性壓縮壓縮的焊縫

40、區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側(cè)鋼材的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材。對(duì)于低碳鋼和低合金鋼，該拉應(yīng)力可以使鋼材達(dá)到達(dá)到屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度。焊接殘余應(yīng)力是無(wú)荷載的。焊接殘余應(yīng)力是無(wú)荷載的內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力，故在，故在焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。焊件內(nèi)自相平衡，這必然在焊縫稍遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。+-500500o oC C800800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方向向8cm64202468cm-+產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因: :1 1、焊縫的

41、縱向收縮，使焊件有反向、焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形彎曲變形的趨勢(shì)，的趨勢(shì)，導(dǎo)致兩焊件在焊縫處導(dǎo)致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓中部受拉，兩端受壓；2 2、焊接時(shí)已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向、焊接時(shí)已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形橫向塑性壓縮變形。焊縫冷卻時(shí)，后焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力；應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)應(yīng)力分布與施焊方向有關(guān)。 以上兩種應(yīng)力

42、的組合即為，橫向焊接殘余應(yīng)力以上兩種應(yīng)力的組合即為，橫向焊接殘余應(yīng)力。8081(a)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的變形趨勢(shì)時(shí)的變形趨勢(shì)-+-(b)焊縫縱向收縮焊縫縱向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊縫橫向收縮焊縫橫向收縮 時(shí)的橫向應(yīng)力時(shí)的橫向應(yīng)力xy-+-+(d)焊縫橫向焊縫橫向殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力焊縫橫向收縮時(shí)產(chǎn)生的橫向殘余應(yīng)力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx 在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊，焊接時(shí)沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的接時(shí)沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形塑性壓縮變形。焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的。焊縫冷卻時(shí)，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應(yīng)力，因生壓應(yīng)力，因應(yīng)力自相平衡應(yīng)力自相平衡，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)，更遠(yuǎn)處焊縫則產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，除了橫向和縱向焊接殘余應(yīng)