Как правильно рассчитать прочность шва

При расчете прочности шва придется пользоваться таблицей металлов ГОСТ. Механические свойства и допускаемые напряжения . Деление в таблице на значение. Буква Q обозначает поперечную силу, силу сдвига справочник 16.133302011 страница 114-117.

  • При наличии термообработка.
  • Временное сопротивление в МПа( Qв)
  • Предел текучести в МПа (Qт)
  • Предел выносливости [Qр], [Qиз], [Qкр]
  • Допустимое напряжение постоянная делится на три категории.
  1. Категория с напряжением по всей плоскости сечения не превышающая расчетного сопротивления стали. Q<= Ry упругое состояние сечения.
  2. Категория в которой в одной части сечения напряжение Q<Ry, а в другой Q=Ry. Упруго пластическое состояние сечения.
  3. Категория равна значению Q=Ry. Пластическое состояние сечение, условный пластический шарнир.

Расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию ,изгибу по пределу текучести обозначается буквой (Ry).При расчете на максимальное допустимое напряжение (Q) должно быть меньше или равно коэффициенту запаса прочности [Qт].

Попробую разобрать самый простой пример по расчету прочности сварочного шва. Возьмем сталь ст-3 выписку из таблицы по максимальному напряжению первой категории Qр=125 МПа на толщину от 2мм до 4мм. В моем случае 4 мм толщина листа, ширина 200 мм, общая дли на листов примерно 400мм. В зоне термического влияния металл ослабляется в прочности.  Рассчитаем максимальную нагрузку обозначу буквой (F). На рисунке приведен пример решения этой задачи.

Формула растяжения силы металла

  • F= [Qр]*L*B=12,5кгс/mm^2*4mm^2*200mm^2=10000Н- на 800мм^2 сечения изделия.
  • F=[Qр]*L*B/sinb=12.5mm^2*4mm^2*200mm^2/sin45=10000/0.7=14286Н-на 1132mm^2 сечение изделия по диагонали под углом 45 градусов.

Рассмотрим при изгибе. На фотографии  изображены виды воздействия сил.

Виды деформаций

Нагружающий момент изгиба (Миз). Вычисляется по формуле Q=Миз/W<=[Qт]. Напряжение Q берем из таблицы столбик изгиб, первая категория. Значение составило Q=150МПа. Сперва находи значение W=B^2*L/6.

  • W=4*4*200/6=3200/6=533mm^3. Момент сопротивление сечения изделия.
  • Q=Mиз/W, Миз=Q*W
  • Q=150MПа=15кгс/mm^2
  • Миз=15кгс/mm^2*533mm^3= 8000 Ньютон на объем в 533mm^3.

Формула момента сопротивления сечения изделия подчеркнута красной линией.

Формулы сил по сечению металла

Таблица данных по расчетам материала стали ст-3 подчеркнуты красным.

Допустимое напряжение в сталях

При сложных стыках лучше использовать СНиПII-23-81 стальные конструкции. По мимо этого нужно знать термины применяемые в описании и буквенные обозначение. Развитие техники упразднили эту задачу и есть современные калькуляторы которые высчитывают все нагрузки во всех плоскостях. Все они созданы на основе механической физики и сопротивлению материалов. При желании можно рассчитать и другие швы на нагрузки. Главное не запутаться в единицах измерениях. Если в миллиметрах то придерживаемся этого значения. По возможности  переводим в единицу измерения. Если одно значение напишите в сантиметрах без перевода и к примеру умножите на миллиметры ответ вас шокирует.Придерживайтесь правил и все у вас получится.