1、鋼結構角焊縫連接1第1頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（2）、按外力作用方向與焊縫軸線之間的夾角不同： 側焊縫 N力平行于焊縫軸線 =0 端焊縫 (正面角焊縫) N力垂直于焊縫軸線 =90 斜焊縫 N力與焊縫軸線斜交90 西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第2頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（3）、按截面形式: 普通焊縫 平坡焊縫 熔深焊縫（凹焊縫）2、側面角焊縫主要承受剪應力。傳力線通過側面角焊縫時產(chǎn)生彎折，因而應力沿焊縫長度方向的分布不均勻，呈兩端大而中間小的狀態(tài)。焊縫越長，應力分布不均勻性越顯著，但在屆臨塑性工作階段時，產(chǎn)生應力重分布，可使應力分

2、布的不均勻現(xiàn)象漸趨緩和。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第3頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四3、正面角焊縫受力復雜，正面角焊縫的破壞強度高于側面角焊縫，但塑性變形要差些。而斜焊縫的受力性能和強度值介于正面角焊縫和側面角焊縫之間。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第4頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四二、角焊縫及連接的構造要求1、焊腳尺寸hf （1）、最小焊腳尺寸 hfmin保證焊縫的最小承載能力，并防止焊縫因冷卻過快而產(chǎn)生裂縫。 自動焊的角焊縫 T形連接的單面角焊縫 當焊件厚度 時，hfmin 與焊件同厚。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第5頁，共50頁，2022年，5

3、月20日，13點54分，星期四（2）、最大焊腳尺寸 hfmax 避免燒穿較薄的焊件。 對板件邊緣（厚度為t1）的角焊縫應符合下列要求： 西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第6頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（3）、焊腳尺寸的選擇2、焊縫計算長度 lw（1）、焊縫計算長度 （2）、最小焊縫計算長度 （3）、最大焊縫計算長度西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第7頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四3、搭接連接的構造要求（1）、搭接寬度（2）、搭接長度西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第8頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四三、直角角焊縫強度計算的基本公式1、

4、角焊縫計算截面的選取實踐證明：直角角焊縫常在45左右方向截面破壞，所以以45方向的最小焊縫截面作為危險截面，即焊縫計算截面或有效截面。計算截面為西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第9頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四2、角焊縫有效截面上的應力3、直角角焊縫的計算 正面角焊縫的強度增大系數(shù)。（1）、正面角焊縫（2）、側面角焊縫西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第10頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四四、各種受力狀態(tài)下直角角焊縫連接的計算1、承受軸心力作用時角焊縫連接的計算軸心力合力通過焊縫或焊縫群的形心。（1）用蓋板的對接連接承受軸心力（拉力、壓力或剪力）時西南科技大

5、學網(wǎng)絡教育課程第11頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四A、側焊縫受軸心力作用焊縫驗算 焊縫設計 沿焊縫長度方向的剪應力 角焊縫的強度設計值西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第12頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四B、端焊縫（正面角焊縫）受軸心力作用焊縫驗算焊縫設計f 正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)。 對承受靜力荷載和 間接承受動力荷載 的結構，f=1.22； 對直接承受動力荷 載的結構，f=1.0西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第13頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（2）承受斜向軸心力的角焊縫連接計算 作用力與焊縫長 度方向的夾角；斜焊縫

6、的強度增大系數(shù)，介于1.01.22之間，對直接承受動力荷載結構中的焊縫，取f=1.0。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第14頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四總結通式：1、當=0時，只有NY，側焊縫，f=12、當=90時，只有NX，端焊縫，f= f=1.223、當=090時，同時有NX和NY ，斜焊縫， 結論：側焊縫和端焊縫是斜焊縫的兩個特例，公式可以統(tǒng)一。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第15頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（3）承受軸心力的角鋼角焊縫計算A、三面圍焊連接（b）正面角焊縫分擔的軸心力N3由平衡條件：西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第16頁，共50頁，

7、2022年，5月20日，13點54分，星期四 角鋼肢背和肢尖上的側面角焊縫所分擔的軸力； 角鋼的形心距， 角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)，設計時可 近似取B、兩面?zhèn)群缚p（a），西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第17頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四C、求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構造要求(角焊縫的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸，即可求出焊縫的計算長度： 一個角鋼肢背上的側面角焊縫的焊腳尺寸及計算長 度； 一個角鋼肢尖上的側面角焊縫的焊腳尺寸及計算長 度。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第18頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四D、L形圍焊角鋼端部的正面

8、角焊縫的長度已知，可計算其焊腳尺寸：西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第19頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第20頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第21頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第22頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第23頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第24頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四2、承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的

9、角焊縫連接計算 軸力Nx產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應力 彎矩M產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的應力 剪力V產(chǎn)生的平行于焊縫長度方向的應力西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第25頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四 焊縫的強度計算式：當連接直接承受動力荷載作用時，取對于工字梁（或牛腿）與鋼柱翼緣的角焊縫連接，計算時通常假定腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第26頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第27頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四3、承受剪力與扭矩聯(lián)合作用的角焊縫連接計算假定：（

10、1）、被連接構件是絕對剛性的，角焊縫是彈性的； （2）、被連接構件繞角焊縫有效截面形心0旋轉，角焊縫任意一點的應力方向垂直該點與形心的連線，且應力的大小與其距離的大小成正比，方向朝向扭矩方向。西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第28頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四 扭矩T作用 兩個分量 剪力V在焊縫群引起的剪應力 A點合應力西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第29頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第30頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第31頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，

11、星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第32頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第33頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程總結：焊接連接的計算步驟通過前面的講述，總結焊接連接的計算步驟如下：（1）首先畫出焊縫的計算截面；（2）計算焊縫或焊縫群的形心；（3）將焊縫所受外力等效簡化到形心處，求得作用在焊縫截面形心處的各內(nèi)力分量；（4）求各內(nèi)力分量在焊縫計算截面可能的危險點上引起的應力分量，若該應力分量平行于焊縫長度方向，則為剪應力性質(zhì)；若該應力分量垂直于焊縫長度方向,則為正應力性質(zhì)。（5）將各危險點同一方向上的各應

12、力分量分別代數(shù)疊加后，得到合成的應力代入公式驗算其強度。第34頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程五、斜角角焊縫的計算第35頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四西南科技大學網(wǎng)絡教育課程第36頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四焊接應力（熱應力）-鋼材焊接時在焊件上產(chǎn)生局部高溫的不均勻溫度場，高溫部分鋼材要求較大的膨脹伸長但受到鄰近鋼材的約束，從而在焊件內(nèi)引起較高的溫度應力，并在焊接過程中隨時間和溫度而不斷變化。焊接殘余應力-焊接應力較高的部位將達到鋼材屈服強度而發(fā)生塑性變形，鋼材冷卻后殘存于焊件內(nèi)的應力。

13、焊接變形（熱變形）-在焊接和冷卻過程中由于焊件受熱和冷卻都不均勻，除產(chǎn)生內(nèi)應力外，還會產(chǎn)生變形，焊接和冷卻過程中焊件產(chǎn)生的變形即焊接變形。焊接殘余變形-冷卻后殘存于焊件的變形。4.7 焊接殘余應力和焊接殘余變形1.原因第37頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四焊接應力有沿焊縫長度方向的縱向焊接應力，垂直于焊縫長度方向的橫向焊接應力和沿厚度方向的焊接應力。2.分類第38頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（1）縱向焊接應力：縱向焊接殘余應力的分布規(guī)律是焊縫及其附近區(qū)域在高溫時發(fā)生塑性壓縮變形，因而冷卻后產(chǎn)生殘余拉應力；離焊縫較遠區(qū)域中則出現(xiàn)與之相平衡的

14、殘余壓應力。第39頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（2）橫向焊接應力：第40頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四（3）厚度方向的焊接應力： 焊接厚鋼板時，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸面散熱較快而先冷卻結硬，中間后冷卻而收縮受到阻礙，形成中間焊縫受拉，四周受壓的應力狀態(tài)。以上三種應力形成同號三向應力，將大大降低連接的塑性。第41頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四焊接殘余應力的分類1、縱向焊接殘余應力-指沿焊縫長度方向 的應力。 焊縫縱向收縮引起的縱向焊接殘余應力2、橫向焊接殘余應力-垂直于焊縫長度方向且 平行于構件表面的應力

15、3、厚度方向的焊接殘余應力-垂直于焊縫長度 方向且垂直于構件表面的應力。焊接厚鋼板時，焊縫與鋼板接觸面和與空氣接觸面散熱較快而先冷卻結硬，中間后冷卻而收縮受到阻礙，形成中間焊縫受拉，四周受壓的應力狀態(tài)。第42頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四3.焊接殘余變形第43頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四4.焊接殘余應力和殘余變形對結構性能的影響1、對結構構件靜力強度的影響。對在常溫下工作并具有一定塑性的鋼材，在靜力荷載作用下，焊接殘余應力不會影響結構強度。第44頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四2、對結構構件剛度的影響。構件上存

16、在焊接殘余應力會降低結構的剛度。第45頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四3、對結構穩(wěn)定的影響：降低了構件的穩(wěn)定性4、對疲勞強度的影響：加快疲勞裂紋開展的速度，降低焊縫及附近主體金屬的疲勞強度。5、對低溫冷脆的影響：在厚板或具有交叉焊縫的情況下，將產(chǎn)生三向焊接拉應力，阻礙了塑性變形的發(fā)展，增加了鋼材在低溫下的脆斷傾向。焊接殘余變形對結構性能的影響導致構件的初彎曲、初扭曲、初偏心，受力時產(chǎn)生附加的彎矩、扭矩和變形，使裝配困難，從而降低構件的強度和穩(wěn)定的承載力。第46頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四5.減少焊接殘余應力和殘余變形的方法(1)設計措施：在滿足構造要求的前提下，要盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，焊腳尺寸和長度，搭接角焊縫宜采用細長焊縫，不用粗短焊縫，以避免焊接熱量過于集中；焊縫盡可能對稱布置，連接盡量平滑；避免焊縫過分集中或多方向焊縫相交于點，以免相交處形成三向受拉應力狀態(tài)，使材料變脆，為防止多方向焊縫相交，常采用使次要焊縫斷開而主要焊縫連續(xù)通過的構造；搭接連接中不應只采用正面角焊縫傳力；焊縫應布置在焊工便于施焊的位置，盡量避免仰焊。第47頁，共50頁，2022年，5月20日，13點54分，星期四第48頁，共50頁，2022年