剪力和轴心力共同作用下的T形连接角焊缝计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3、弯矩、剪力和轴心力共同作用下的,T,形连接角焊缝计算,b),1,a),形心,M,N,V,o,1,有效截面,A,A,B,B,焊缝受,M、V、N,作用,a),形心,M,N,V,o,1,有效截面,c),X,X,l,w,剪力,V,与焊缝轴线平行，构成侧焊缝受轴力作用的状态，在有效截面上产生均匀分布剪应力,。,轴力,N,与焊缝轴线垂直，形,成垂直于焊缝方向的均匀分布应,力,f,N,f,=,（3-29）,（3-28）,在,M,作用下，有效截面上产生垂直,于焊缝方向且按三角形分布的应力,M,W,e,角焊缝有效截面绕,x,轴（图,）,的抵抗矩。,（3-30）,b),1,a),形心,M,N,V,o,1,有效截面,A,A,B,B,c),X,X,l,w,有效截面,在1点处，有垂直于焊缝长度方向,的最大应力,f,，,且,形心,M,N,V,o,1,1,例3-6,设计牛腿与钢柱间的连接角焊缝（周遍围焊），并验算角焊缝强度。钢材,A3F，,手工焊，焊条,E43,型。偏心力,N=400kN（,间接动力荷载引起），,e=25cm。,N,V,M,a),b),c),例题3-6(角焊缝受偏心剪力),分 析,目标：设计,节点板和预埋钢板间的角焊缝,（设计焊脚,尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造,要求确定。）,操作,：,焊脚尺寸根据经验拟定；,验算焊缝强度；,是一个只有弯矩和剪力作用的问题。,特点：因周边围焊，焊缝截面较复杂，计算惯,性矩时忽略绕角部分（留作起落弧用）；,剪应力由两条竖向焊缝（牛腿腹板焊缝）,承受。,计 算,确定焊缝强度设计值,f,f,w,查规范得,f,f,w,=160N/mm,2,作用在焊缝上的力素计算,V=N=40010,3,N,M=,Ne,=4002510,4,=1000010,4,N-mm,拟定焊脚尺寸,h,f,考虑到牛腿腹板厚为10,mm，,受,间接动力荷载,。,设计,h,f,=8mm，,并将所有焊脚尺寸取相同值。,计算焊缝截面抗剪面积,A,f,惯性矩,I,x,N,V,M,a),A,f,=0.783602=4032,mm,2,I,x,=0.78200(205.6-5.6/2),2,2,+0.78(95-5.6)(180-5.6/2),2,4,+0.78360,3,2/12,=1989710,4,mm,4,确定危险点，计算危险点应力,由应力分布图知，腹板上端焊缝和翼缘下,侧焊缝交点最危险，该点至中性轴距离为,y=180mm。,各项应力为：,b),所以该构件强度满足要求,c),例3-5 设计图例3-5中节点板和预埋钢板间的角焊缝。,偏心力,P=150kN（,静荷,载）。钢材,A3F，,手工,焊，焊条,E43,型。,100,100,20,P,4,5,3,V,N,M,节点板,预埋钢板,例题3-5（角焊缝受偏心力）,分 析,目标：设计,节点板和预埋钢板间的角焊缝,（设计焊脚,尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造,要求确定。）,操作,：,焊脚尺寸根据经验拟定；,验算焊缝强度。,特点：荷载,P,不通过焊缝截面形心，使焊缝受轴力,N、,剪力,V、,弯矩,M。,属于,角焊缝受弯矩、剪力、,轴心力共同作用的情形。用式（3-11,a）、,（3-11b）,计算。,计 算,确定焊缝强度设计值,f,f,w,查规范得,f,f,w,=160N/mm,2,作用在焊缝上的力素计算,N=3P/5=3150/5=90kN,V=4P/5=4150/5=120kN,M=,Ne,=902=180kN-cm,拟定焊脚尺寸,h,f,考虑到连接板件厚度为10,mm，,受静力荷载。取,h,f,=8mm。,确定危险点，计算危险点应力,焊缝下端点最危险，该点各项应力为：,100,100,20,焊缝强度富裕量较大是因为节点板尺寸较大的缘故，而节点半尺寸常由其它构造要求决定。,图3.34 角焊缝承受扭矩作用,B,A,4、在扭矩、轴心力和剪力共同作用下的,T,形连接角焊缝计算,o,y,x,r,x,r,y,T,(1)、角焊缝承受扭矩作用,设：,被连接的板件是刚性的，而焊缝是弹性的，扭转时，焊缝有效截面绕形心“0”转动。扭矩引起的应力与,r,成正比。,分析扭矩,T,产生的应力,在,A,和,B,点，,r,最大，扭转应力 最大。,A,点或,B,点是应验算的危险点。,把由扭矩,T,引起的剪应力分解成垂直于焊缝方向的应力分量和平行于焊缝方向的分量。,A,点的应力：,I,p,I,x,I,y,角焊缝有效截面对形心0的极惯性矩,I,x,、I,y,角焊缝有效截面对,x、y,轴的惯性矩,把 向,x、y,方向分解，得与焊缝轴线垂直的应力 和与焊缝轴线平行的应力,A,点或,B,点焊缝强度的计算：,(3-35,),图3.34 角焊缝承受扭矩作用,B,A,o,y,x,r,x,r,y,T,（2）角焊缝承受扭矩、轴心力和剪力共同作用,A,F,V,N,e,=,+,r,y,r,x,T=V.e,r,x,r,y,V N,3.36,最不利点,A,点焊缝强度的验算：,例3-7,设计牛腿板与钢柱间的连接角焊缝（三面围焊），并验算焊缝强度。板边长度,l,1,=300mm，,l,2,=400mm，,偏心力,N=4196kN，e,1,=300mm，,直接承受动力荷载，钢材,A3F，,手工焊，焊条为,E43,型。,y,e,1,T,N,V,A,o,a),e,2,l,1,l,2,x,r,y,r,x,r,b),y,o,x,y,0.7,h,f,例题3-7围焊缝受偏心剪力,分 析,目标：设计牛腿板和钢柱板间的角焊缝（设计焊脚,尺寸、验算焊缝强度，焊缝长度已由其它构造,要求确定）,特点：扭矩和剪力共同作用,操作,：,焊脚尺寸根据经验拟定；,计 算,确定焊缝强度设计值,f,f,w,查规范得,f,f,w,=160N/mm,2,y,e,1,T,N,V,A,o,a),e,2,l,1,l,2,拟定焊脚尺寸,h,f,考虑到牛腿板厚度不明，受直接动力荷载。,暂设计,h,f,=8mm，,并将所有焊脚尺寸取相同值。,计算焊缝截面几何量,（1）形心位置,x,=,90,mm,（2）惯性矩,x,y,x,300,400,I,x,=0.78400,3,/12+0.78（300+5.6-8）202.8,2,2,=16.410,7,mm,4,扣除了8,mm,考虑起落弧,I,y,=0.78300,3,2/12+0.78300(150-90),2,2,+0.7840090,2,=5.510,7,mm,4,I,p,=I,x,+,I,y,=(16.4+5.5)10,7,mm,4,=21.910,7,mm,4,e=e,1,+e,2,=300+210=510,mm,r,x,=,e,2,=210mm，,r,y,=202.8mm,x,y,x,300,400,e,2,e,1,N,r,T,V,A,e,2,=,l,1,-=300-90=210,mm,。,x,作用在焊缝上的内力计算,V=N=19610,3,N T=,Ne,=19651010,3,=10000010,3,N-mm,危险点,A,强度验算,强度满足要求,。,