Расчет стыковых сварных швов

Хорошо сваренные встык соединения имеют весьма небольшую концентрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва.

В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента (рис.а), определяется по формуле  где N-расчетное усилие; t-рабочая толщина шва - наименьшая толщина соединяемых элементов; lШ- расчетная длина шва, равная его полной длине, если начало и конец шва выведены за пределы стыка, в ином случае lШ=l-2t, где l- фактическая длина шва; Rсв- расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению, γ- коэф условий работы элемента.

Расчетное сопротивление стыкового соединения, выполненного автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой материалами, принимается: при сжатии соединения независимо от методов контроля Rcп=R; при растяжении (осевом или при изгибе) соединения, проверенного физическими методами контроля, Rcв= R. при растяжении соединения, не проверенного физическими методами контроля, Rсв = 0, 85R; при сдвиге соединения Rсвср=Rcр, где R и Rcр -расчетные сопротивления основного металла.

Если расчетное сопротивление сварки в стыковом соединении RCD меньше расчетного сопротивления основного металла и в стыкуемом элементе действующие напряжения превышают RC1, то для увеличения длины шва его делают косым (рис. б). Косые швы с наклоном реза tg α =2:1, как правило, равнопрочны с основным металлом и не требуют проверки.

В отдельных случаях, когда необходимо снизить напряжение, например при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы. Разложив Действующее усилие на направление, перпендикулярное оси шва, и вдоль шва, находим напряжения:

перпендикулярно шву ;

 вдоль шва , где  - расчетная длина косого шва.

При действии изгибающего момента на соединение (рис. в) напряжения в шве  где  - момент сопротивления шва.

Сварные соединения встык, работающие одновременно на нормальные напряжения и срез, проверяют по формуле  где σш.х и σш.у - нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; σш.ху - напряжение в сварном соединении от среза.