第二单元 焊接接头及焊接结构的强度

第二单元焊接接头及焊接结构的强度（课本习题）

模块一

一、填空题（将正确答案填在横线上）

1．焊接接头是由、、组成的。

2．焊接接头的两个基本属性是：和。

3．影响焊接接头性能的主要因素可归纳为：和两个方面。

4．焊接接头的坡口形式可根据、、等因素进行选择。

5．焊接接头的基本形式有四种：、、、。

二、判断题（在题末括号内，对画√，错画×）

1．在焊接接头的四种形式中，最好的接头形式是搭接接头。（）2．开焊接坡口的目的是为了焊缝美观。（）3．同样的母材，相同的板厚，开V形坡口焊接要比X形坡口变形小。（）4．坡口形式与焊接方法的选择无关。（）5．对接接头是最常见的焊接接头形式。（）

三、简答

1．开焊接坡口的目的是什么？

2．影响焊接接头性能的因素有哪些？

3．选取焊接接头的不同形式时，有何原则？

4．什么是对接接头？对接接头是最好的接头形式吗？

模块二

一、填空题（将正确答案填在横线上）

1．焊缝可分为、两种基本形式。

2．焊缝代号由、组成。

3．对接焊缝的坡口形式有、、、、、等多种。

4．焊缝代号可以表示出：、、以及焊缝某些特征或其他要求。

二、简答题

1．对接接头的焊缝形式如图2-17a）所示，焊缝代号标注如图2-17b）所示。试说明其焊缝代号的含义。

2．T形接头的焊缝形式如图2-18a）所示，焊缝代呈标注如图2-18b）所示。试说明其焊缝代号的含义。

3．角接接头的焊缝形式如图2-19a）所示，

角接焊缝代号标注如图2-19b）。试说明其焊缝代

号的含义。

4．在选用不同坡口形式时，要考虑哪些因

素？

模块三

一、判断题（在题末括号内，对画√，错画×）

1．设计焊接接头时，应考虑尽量简单，焊缝填充金属也应尽量少。（）2．不管是那种焊接接头，焊缝外形应连续、光滑，以减少应力集中。（）3．按等强度要求，焊接接头的强度应不低于母材标准规定的抗拉强度的下限值。（）

二、简答

1．焊接接头的选用原则是什么？

2．什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？

3．两块厚度为20mm的钢板对接,焊缝受到50000N的切力,材料为Q235-A的钢,试设计焊缝的长度。

模块四

一、填空题（将正确答案填在横线上）

1．焊缝中的工艺缺陷有、、等。

2．对重要的动载结构，可采用或的措施来降低应力集中，提高接头的疲劳强度。

3．由于T形接头焊缝向母材过渡较急剧，接头中应力分布极不均匀，在和

处，易产生很大的应力集中。

二、简答题

1．什么是疲劳？影响钢结构疲劳强度的因素有哪些？

2．简述提高钢结构疲劳强度的措施。

3．简述焊接结构脆断的特点。

4．简述防止钢结构脆断的措施。

5．什么是应力集中？应力集中产生的原因有哪些？

6．如何减少T形接头的应力集中？

模块五

一、填空题（将正确答案填在横线上）

1．应力腐蚀是在与共同作用下引起破裂。

2．产生应力腐蚀的三个条件、和。

3．引起应力腐蚀的拉应力主要来自构件的。

二、简答题

1．什么是应力腐蚀？产生应力腐蚀的条件是什么？

2．应力腐蚀断裂的过程分为哪几个阶段？

3．提高钢结构抗应力腐蚀的能力，可以从哪些方面入手？

课本习题参考答案

模块一

一、填空题

1．焊缝金属、熔合区、热影响区；2．不均匀性、应力集中；3．力学、材质；4．焊件的厚度、工艺过程、焊接方法；5．对接接头、搭接接头、T形接头、角接接头。

二、判断题

1．（×）2．（×）3．（×）4．（×）5．（√）

三、简答题（略）

模块二

一、填空题

1、对接焊缝、角焊缝；

2、基本符号、指引线；

3、卷边、平对接或V形、U形、X

形、K形等坡口； 4、焊缝的位置、焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸、焊缝表面形状特征等。

二、简答题（略）

模块三

一、简答题（略）

二、判断题

1、（√）

2、（√）

3、（√）

模块四

一填空题

1 未熔合、未焊透、裂纹气孔、夹渣等；

2 采用合理的结构形式、正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量；

3 焊趾和焊根处。

二简答题（略）

模块五

一、填空题

1、拉应力与腐蚀介质；

2、特定成分及组织的金属、特定的环境和足够大的拉应力；

3、残余应力。

二、简答题（略）

第二单元焊接接头及焊接结构的强度（补充习题）

一、选择题（每题四个选项，只有一个是正确的，将正确的选项号填入括号内）

1．对电阻焊接头工作应力的分布，叙述不正确的是（）。

a、电焊接头的工作应力分布很不均匀，应力几种系数很高

b、电焊接头中焊点主要承受切应力

c、在多排电焊接头中，拉应力较大

d、缝焊接头的工作应力分布要比电焊接头均匀

2．关于工作焊缝和联系焊缝，叙述不正确的是（）。

a、工作焊缝一旦断裂，结构立即失效

b、对于双重性焊缝，不只计算工作应力，还要考虑联系应力

c、联系焊缝主要起元件间相互连接的作用

d、联系焊缝平行于受力方向

3．在所有的熔焊接头中，受力状态较好、应力集中程度较小的是（）。

a、对接接头

b、搭接接头

c、T形接头

d、角接接头

4．在计算焊接接头的强度时，如果力的单位是牛顿（N），面积的单位是平方毫米（mm2），则应力的单位是（）。

a、MPa

b、Pa

c、kgf/mm2

d、gf/mm2

5．板厚分别为8mm和10mm的两块钢板对接焊，焊件宽为100mm，钢板为Q235-A，焊缝的许用应力[σt]为165 MPa，母材许用应力[σt′]为200MPa，则该焊缝能承受（）的拉力。

a、200KN

b、165KN

c、160KN

d、132KN

6．两块厚度分别为10mm和12mm的钢板对接焊，材料为Q235-A，要求焊缝能承受200KN的拉力，则焊缝长度至少为（）。（Q235-A的许用应力[σt]为200 MPa，焊缝的许用应力[σt]为165 MPa）

a、84mm

b、100mm

c、102mm

d、122mm

7．焊接接头静载强度计算时，角焊缝都是按（）计算强度。

a、压应力

b、拉应力

c、切应力

d、弯曲应力

8．已知手弧焊焊角尺寸为k，则直角等腰焊缝的计算厚度为（）。

a、1.4k

b、0.7k

c、0.7(k+3)

d、1.4(k+3)

9．如右图所示，静载平行于焊缝的T形接头，其应力最大危险点受到的应力是（）。

a、由弯矩M=PL引起的切应力τ

M

b、由切力Q=P引起的切应力τQ

c、由弯矩M=PL和切力Q=P引起的切应力的合应力

d、由弯矩M=PL和切力Q=P引起的正应力的合应力

10．脆性断裂的形貌在宏观上为平整的断口，断口截面一般与主应力（）。

a、平行

b、垂直

c、成450角

d、成300角

11．脆性断裂在断口处（）。

a、有明显塑性变形

b、无明显塑性变形

c、有明显弯曲变形

d、有明显扭转变形

12．在焊接结构中，（）不属于影响结构发生脆性断裂的外部因素。

a、应力状态

b、材料的温度

c、加载速度

d、材料的缺陷

13．材料的脆性断裂与温度之间的关系是（）。

a、随温度降低，脆断的倾向增大

b、随温度升高，脆断的倾向增大

c、随温度降低，脆断的倾向减小

d、脆性断裂与温度无关

14．为防止和减小焊接结构的脆性断裂，应尽量采用应力集中系数小的（）。

a、对接接头

b、搭接接头

c、角接接头

d、端接接头

15．为了防止结构脆性断裂，除了考虑设计和制造工艺之外，在选材上还要考虑材料的（）。

a、强度

b、断裂韧性

c、硬度

d、疲劳强度

16．焊接结构产生的角变形对疲劳强度的影响是（）。

a、角变形对疲劳强度无影响

b、角变形越大，疲劳强度越低

c、角变形越小，疲劳强度越低

d、角变形越大，疲劳强度越高

17．为了确保焊接结构的抗疲劳性能，对需要进行疲劳评定的焊接接头，其内部夹渣不得超过咬边允许深度的（）。

a、2倍

b、1倍

c、0.5倍

d、0.8倍

18．为了提高焊接接头的疲劳强度，对于有很大内部缺陷的焊缝，一律采用（）法来清除缺陷。

a、砂轮修磨

b、碳弧气刨后补焊

c、钻孔

d、钨极氩弧焊重熔

19．为提高焊件的疲劳强度而采用热应力消除法时，是将焊件在炉内加热至600℃缓冷（）以上。

a、12h

b、24h

c、8h

d、16h

20．在焊接结构安全评定中，将焊接缺陷分为非平面缺陷和平面缺陷两大类，通常（）不属于平面缺陷。

a、裂纹

b、未熔合

c、咬边

d、气孔

21．根据构件在静载下破坏的大量现象而提出各种关于材料破坏原因的假设，被称为（）。

a、脆断准则

b、强度理论

c、疲劳评定

d、断裂力学法

22．焊接结构失效有多种类型，其中属于破坏失效并易造成灾难性后果的是（）。

a 、过量变形失效

b 、断裂失效

c 、表面损伤失效

d 、泄露失效

23．焊接结构塑性断裂的断口形状为（ ）。

a 、垂直断口

b 、环状或450斜断口

c 、阶梯状断口

d 、参差不齐的犬牙状断口

24．不属于焊接结构塑性破坏的防止措施是（ ）。

a 、相同钢号碳素钢的焊缝金属抗拉强度超过母材标准规定的上限

b 、在构件截面改变的地方，设计有平滑过渡段

c 、对次要焊缝的生产，像主要焊缝一样给予足够的重视

d 、避免焊缝密集，并在两条焊缝间保证留有一定的间隙

25．脆性断裂最典型的宏观断口可分为纤维区、放射区、剪切唇三个特征区，其中（ ）是引裂区。

a 、纤维区

b 、放射区

c 、放射区和剪切唇

d 、剪切唇

26．不利于提高焊接接头疲劳强度的措施是（ ）。

a 、减小应力集中区

b 、尽可能采用对接接头

c 、不开坡口地焊接十字接头

d 、采用电弧整形代替机械加工以去除焊缝余高

二、判断题（对的画“√”，错的画“×”）

1．焊缝符号的标注没有什么原则，可随意标注。（ ）

2．焊缝符号一般是由基本符号和指引线组成。（ ）

3．在焊缝符号中标注交错对称焊缝的尺寸时，允许在基准线上只标注一次。（ ）

4．在图纸上对焊缝进行标注时，如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。（ ）

5．在焊接装配图上一般不需特别表示焊缝，只在焊缝处标注焊缝符号即可。（ ）

6．一般情况下，对接接头由于余高引起的应力集中系数不大于2。（ ）

7．单排点焊接中，焊点只受切应力。（ ）

8．电阻缝焊接头的工作应力分布要比电阻点焊接头均匀。（ ）

9．电阻焊中，点焊接头的焊点主要承受压应力。（ ）

10．在对接接头的静载强度计算中，计算厚度取两板厚的平均值。（ ）

11．若焊缝金属的许用应力与基础金属相等，则不必进行强度计算。（ ）

12．角焊缝的静载强度应按切应力计算。（ ）

13．联合搭接受拉、压的静载强度计算公式是：[]∑'≤=ττ)4.1/(L k F 。

（ ）

14．不开坡口十字接头的静载强度按拉应力计算。（ ）

15．脆性断裂的主要特征之一就是断口处有金属光泽。（ ）

16．脆性断裂的断口在宏观上呈现人字形花样。（ ）

17．脆性断裂主要是在应力作用下，材料的塑性变形过程严重受阻，材料不易发生变形所造成的表面分离。（ ）

18．随着加载速度的增加，材料的屈服点降低，因而促使材料向脆性转变。（ ）

19．只要有良好的设计和制造工艺就可防止脆性断裂。（ ）

20．尽量减小结构的刚度是防止脆性断裂的主要措施之一。（ ）

三、计算或设计

1．两块板厚为5mm ，宽为500mm 的钢板对接焊，两端受300kN 的拉力，材料为Q235-A 。是校核其焊缝强度。（焊缝的许用应力[]MPa t 142='σ）

2．某焊缝应力集中处的最大应力值max σ为150MPa ，而平均应力m σ为100 MPa ，则该焊缝的应力集中系数T K 为多少？

3．两块厚度相同的碳素钢钢板对接接头，已知焊缝长为80mm ，厚度为8mm ，焊缝的许用拉应力[]MPa t 167='σ，试求该焊缝能承受多大拉力？

4．两块板厚为10mm 的钢板对接焊，焊缝受200kN 的拉力，材料为Q235-A ，试设计焊缝的长度。（焊缝的许用应力[]MPa t 142='σ）

5．两块长度为260mm 的钢板对接焊，焊缝受300kN 的剪切力，材料为Q235-A 。试设计钢板的厚度。（焊缝的许用切应力[]MPa 98='τ）

6．两块长度为300mm 的钢板对接焊，厚度为8mm ，材料为Q235-A ，焊缝受250kN 的剪切力，试校核其焊缝强度。（焊缝的许用切应力[]MPa 98='τ）

7．两块长度为200mm 的钢板对接焊，厚度为10mm ，材料为Q235-A ，求焊缝能承受多大的剪切力。（焊缝的许用切应力[]MPa 98='τ）

8．如下图所示的角焊缝构件，当焊脚k=8mm ，承受拉力F=10kN ，焊缝长L=400mm ，试求角焊缝能产生多大的切应力？

9．如下图所示，板厚为10mm ，焊脚尺寸为8mm ，材料为Q235-A ，求该焊缝能承受多大的拉力？（焊缝的许用切应力[]MPa 100='τ）

10．如下图所示，板厚为10mm ，焊脚尺寸为8mm ，材料为Q235-A ，承受拉力F=300kN ，试求角焊缝能产生多大的切应力？

11．如下图所示，材料为Q235-A ，承受的拉力F=293kN ，角焊缝的许用切应力

[]MPa 100='τ，许用拉应力为MPa 142，试设计该角焊缝的尺寸。

12．一十字接头如下图所示，已知焊缝金属的许用切应力[]MPa 100='τ

，试设计该角

焊缝的焊脚尺寸k 。

13．一十字接头如下图所示，已知焊缝金属的许用切应力[]MPa 100='τ，设计角焊缝的焊脚尺寸k=8mm 。试求焊缝承载力的大小？

补充习题参考答案

一、选择题

1．c 2．b 3．a 4．a 5．d 6．d 7．c 8．b 9．c 10．b 11．b 12．d

13．a 14．a 15．b 16．b 17．a 18．b 19．b 20．d 21．b 22．b 23．b 24．a

25．a 26 ．c

二、判断题

1．× 2．√ 3．√ 4．× 5．√ 6．√ 7．× 8．√ 9．√ 10．× 11．√

12．√ 13．× 14．× 15．√ 16．√ 17．√ 18．× 19．× 20．√

三、计算或设计

1．解：由公式??

????'≤=t L F σδσ)/( 根据已知条件F=300kN ，L=500mm ，δ=5mm ，代入上式得

()()M P a M P a t 1421205500/)10300(3=??

????'<=??=σσ 答：该焊缝强度满足要求，结构工作时是安全的。

2．解： 5.1100/150/max ===m T K σσ

答：该焊缝的应力集中系数T K 为1.5。

3．解：已知：δ=8mm ， L=80mm ，MPa t 167=??

????'σ 由公式??

????'≤=t L F σδσ)/( 则()kN F 88.106108010810167336=?????≤--

答：焊缝能承受106.88kN 的拉力。

4．解：由公式??????'≤=t L F σδσ)/( )/(δσ???

????'≥∴t F L 根据已知条件F=200kN ，δ=10mm ，MPa t 142=??

????'σ，代入上式得 mm L 8.140)10142/()10200(3

=??≥

答：焊缝长度为141mm 时，该对接焊缝强度能够满足要求。

5．解：由公式[]τδτ'≤?=)/(L Q [])/(τδ'?≥∴L Q

已知Q=300kN ，L=260mm ， []MPa 98='τ，代入上式得

)(8.11)98260/()10300(3

mm =??≥δ

答：当钢板厚度为12mm 时，该对接焊缝就能满足强度要求。

6．解：由公式[]τδτ'≤?=)/(L Q

已知Q=250kN ，L=300mm ，δ=8mm ，代入上式得 []M P a M P a 98)(2.140)8300/()10250(3

='>=??=ττ 答：该对接焊缝强度满足不了要求，结构工作时是不安全的。

7．解：由公式[]τδτ'≤?=)/(L Q []δτ?'?≤∴L Q

已知L=200mm ，δ=10mm ，[]MPa 98='∴τ，代入上式得

[]kN N Q 196)(1019610200983

='>?=??≤τ 答：该焊缝能承受196kN 的剪切力。

8．解：由公式)7.0/(L k F ∑=τ

已知F=10kN ，mm L 800=∑,k=8mm ，[]MPa 98='∴τ，代入上式得

M P a 23.2)80087.0/()1010(3

=???=τ

答：焊缝承受的切应力为2.23MPa 。

9．解：由公式[]ττ'≤∑=)7.0/(L k F []τ'?∑?≤∴L k F 7.0

已知k=8mm ，mm L 800400200200=++=∑, []MPa 100='τ，代入上式得

kN N F 448)(1044810080087.03=?=???≤

答：该焊缝能承受448kN 的拉力。

10．解：由公式[]ττ'≤∑=)7.0/(L k F

已知k=8mm ，,F=300kN ，mm L 700300200200=++=∑，代入上式得 )(53.76)70087.0/(103003MPa =???=τ

答：该角焊缝承受的切应力为76.53MPa 。

11．解：由公式[]ττ'≤∑=)7.0/(L k F []τ'?∑≥∴L F k 7.0/

已知F=293kN, []MPa 100='τ，k=8mm ，mm L 700300200200=++=∑,代入上式得

)(98.5)1007007.0/(102933mm k =???≥

答：当角焊缝的焊脚尺寸为6mm 时，就能满足强度要求。

12．解：1）由公式)7.0/(32

kh FL M =τ

已知F=75kN, L=200mm ，h=300mm ，代入上式得

)7.0/(500)3007.0/(2007500032k k M =???=τ

2）由公式)4.1/(kh F Q =τ

代入数据得

)4.1/(250)3004.1/(75000k k Q =?=τ

3）由公式[]ττττ'≤+=22Q M 合 代入数据得

100)]4.1/(250[)]7.0/(500[22≤+k k mm k 4.7≥∴

取k=8mm

答：当角焊缝的焊脚尺寸为8mm 时，就能满足强度要求。

13．解：载荷F 平行于焊缝，由公式

1）[]ττττ'≤+=2

2Q M 合 2）)7.0/(32

kh FL M =τ

3）)4.1/(kh F Q =τ

将2）、3）代入1）得：[]τ'≤+222)]4.1/([)]7.0/(3[kh F kh FL 整理得：

[]kN

N kh kh L F 5.81)(105.81)]30084.1/(1[)]30087.0/(2003[/100)]4.1/(1[)]7.0/(3[/32222

22=?=??+???=+'≤τ

答：该焊缝承载力为81.5kN 。

动载焊接结构设计Ⅲ(疲劳强度寿命计算)

****动载焊接结构的设计 1、 焊接结构疲劳强度设计的一般原则 设计过程可分为以下三个步骤： ⑴ 考虑实用性，进行功能设计 根据结构未来的工作情况，合理地提出结构的承载能力、强度、刚度、耐蚀度、使用寿命等比较具体的要求。考虑安全性，这些要求不能太低；考虑经济性，这些要求也不能过高。 ⑵ 进行方案设计 根据上述要求，选择确定结构材料、结构构造形式、传动形式、自动化程度、控制方式、生产制造工艺等综合设计方案，它们互相联系，又互相制约； ⑶ 进行具体的施工图设计 绘图前，进行必要的计算，以便确定结构的重要尺寸。我们要讲的是如何合理选择动载焊接结构、焊接接头的结构形式和怎样进行必要的计算。 设计动载焊接结构必须特别强调两点：① “动载”，对应力集中非常敏感；②焊接接头属于刚性连接形式，对应力集中也比较敏感。而且“焊接结构”难免有焊接残余应力、变形、焊接缺陷等，存在应力集中现象。 因此，设计动载焊接结构时，必须注意以下几点： ⑴ 承受拉伸、弯曲、扭转的构件，截面面积变化时，尽量保持平顺、圆滑的过渡，尽量防止或减小构件截面刚度突然变化，避免造成较大的附加应力和应力集中。 ⑵ 对接、角接、丁字、十字接头等，均应优先采用对接焊缝，少用角焊缝； ⑶ 单面搭接接头角焊缝的焊根、焊趾处，既有偏心弯矩的作用，又有严重的应力集中，承受疲劳载荷的能力很低，必须尽量避免采用这种接头形式； ⑷ 承受疲劳载荷的角焊缝（未焊透的对焊缝，也看作角焊缝），危险点在应力集中比较严重的焊缝根部或焊趾处。应采用如下措施：① 开坡口，加大熔深，减小焊缝根部的应力集中；② 将焊趾处加工成圆滑过渡的形状，减小焊趾的应力集中； ⑸ 处于拉应力场中的焊趾、焊缝端部或其它严重的应力集中处（如裂纹），应设置缓和槽、孔，以便降低应力集中的影响。 总之，应采取一切措施，排除或减小应力集中的影响。 2、疲劳强度的许用应力设计法 我国钢结构标准，原设计规范基本金属及连接的疲劳计算中，采用疲劳许用应力。 ⑴ 许用应力的确定 先通过实验测定材料、结构的疲劳强度或疲劳极限，再按存活率（一般结构97.7％，特重要结构99.99％）和疲劳循环次数（如2×106次）确定疲劳强度r σ；疲劳强度的许用应力 [] n r p r σσ= 式中： n - 安全系数； ⑵ 设计原则 最大疲劳工作应力m ax σ≤许用应力[] p r σ ⑶ 缺点 ① 没有考虑疲劳载荷的累积效应； ② 没有考虑过载峰对疲劳寿命的影响； ③ 没有考虑千变万化的不确定因素。过去把这些不确定因素的影响，涵盖在安全系数里，加以考虑。电站两例 3、 焊接结构的疲劳寿命设计 ⒊1 疲劳裂纹的亚临界扩展 一个初始裂纹0a 的构件，只有载荷应力达到临界值C σ时（图1），亦即当裂纹尖端 图1 亚临界裂纹扩展与 临界尺寸

第二章 焊接接头及其静载强度.

第二章焊接接头及其静载强度 在焊件需连接部位，用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头，一般简称接头。 接头是焊接结构的重要组成部分。通过对大量焊接结构失效事故的分析表明，接头部位往往是结构破坏的起点。造成这种情况的原因是多方面的，归纳起来主要有两点：焊接接头本身的力学性能不均匀；接头部位所受工作应力分布不均匀。因此，研究焊接接头的性能特征和应力分布规律，对提高焊接结构的使用可靠性具有十分重要的意义。 第一节焊接接头的类型 一、焊接接头的组成 现代焊接技术发展迅速，新的焊接方法不断出现，接头类型更是繁多，但应用最广的焊接方法是熔焊。本章将以熔焊接头为重点进行分析。焊接接头是由焊缝金属、熔合区、热影响区和母材组成，如图2-1所示。 图2-1 熔焊焊接接头的组成 a) 对接接头断面图b) 搭接接头断面图 1－焊缝金属2－熔合区3－热影响区4－母材 焊缝金属是由焊接填充金属及部分母材金属熔化结晶后形成的，其组织和化学成分不同于母材金属。热影响区受焊接热循环的影响，组织和性能都发生变化，特别是熔合区的组织和性能变化更为明显。因此，焊接接头是一个成分、组织和性能都不均匀的连接体。此外，焊接接头因焊缝的形状和布置的不同，将会产生不同程度的应力集中。所以，不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性。 影响焊接接头性能的主要因素见图2-2。这些因素可归纳为力学的和材质的两个方面。 图2-2 影响焊接接头性能的主要因素 力学方面影响焊接接头性能的因素有接头形状不连续性、焊接缺陷（如未焊透和焊接裂纹）、残余应力和残余变形等。接头形状的不连续性，如焊缝的余高和施焊过程中可能造成的接头错位等，都是应力集中的根源。 材质方面影响焊接接头性能的因素主要有焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引起的焊缝

焊接强度计算知识.

各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。 例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。 36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称

为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度，只计算工作焊缝的强度。 37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。 全焊透对接接头的各种受力情况见图31。图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。 受拉时的强度计算公式为 F σt＝───≤〔σ′t 〕 Lδ1 F 受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕 Lδ1 式中F——接头所受的拉力或压力（N）； L——焊缝长度（cm）； δ1——接头中较薄板的厚度（cm）；

σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠ 〔σ′t 〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2） 〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2） 计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。 解：查表得〔σ′t 〕=14200 N/cm2。 根据已知条件，在上述公式中，F=28400N，L=500mm=50cm，δ1=5mm=0.5cm，代入计算为 F 28400 σt＝─── ＝───── ＝1136N/cm2＜14200N/cm2 Lδ1 50×0.5 ∴该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作安全。 38 举例说明对接接头受剪切时的静载强度计算。 受剪切时的强度计算公式为 Q τ= ───≤〔τ′〕 Lδ1 式中Q——接头所受的切力（N）； L——焊缝长度（cm）；

焊接强度及结构

焊接工艺问答（强度及结构） 焊接工艺问答（强度及结构）
各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对 强度无影响。 其强度 强度 例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图 29。继续加载，焊缝 的两端点达到屈服点 σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到 σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点 的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到 σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度 强度极限，最后导致破坏。 强度
什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用， 一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图 30a、图 30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是 并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝， 见图 30c、图 30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度 强度，只计算工作焊缝的强度 强度。 强度 强度 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。 时的静载强度计算。 37 举例说明对接接头爱拉 时的静载强度计算 全焊透对接接头的各种受力情况 见图 31。图中 F 为接头所受的拉（压）力，Q 为切力，M1 为平面内弯矩， M2 为垂平面弯矩。

受拉时的强度 强度计算公式为 强度
F σt＝ ─── Lδ1 ≤〔σ′t 〕
F 强度计算公式为 σα＝ ─── ≤〔σ′α 〕 受压时的强度 强度 Lδ1
式中
F——接头所受的拉力或压力（N）； L——焊缝长度（cm）； δ1——接头中较薄板的厚度（cm）； σ——接头受拉（σt） 或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠
〔σ′t 〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2） 〔σ′α 〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2） 强度。 计算例题 两块板厚为 5mm、宽为 500mm 的钢板对接焊在一起，两端受 28400N 的拉力，材料为 Q235-A 钢，试校核其焊缝强度 强度 解：查表得〔σ′t 〕=14200 N/cm2。 根据已知条件，在上述公式中，F=28400N，L=500mm=50cm，δ1=5mm=0.5cm，代入计算为 F 28400
σt＝ ─── ＝ ───── ＝ 1136N/cm2＜14200N/cm2 Lδ1 50×0.5
∴
该对接接头焊缝强度 强度满足要求，结构工作安全。 强度
举例说明对接接头受剪切时的静载强度计算。 强度计算 38 举例说明对接接头受剪切时的静载强度计算。 强度计算公式为 受剪切时的强度 强度

焊接接头问题汇总

一、外观缺陷 外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边 是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。 产生咬边的主要原因：是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。 咬边的预防：矫正操作姿势，选用合理的规，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子部的焊瘤减小了它的径，可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规，选用无偏芯焊条，合理操作。 C、凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑称为弧坑），仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规，收弧时让焊条在熔池短时间停留或环形摆动，填满弧坑。 D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。 防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。 E、烧穿 烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。 焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。 烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。

焊缝强度(计算书)

完全焊透的对接焊缝和T形连接焊缝设计计算书 Ⅰ.设计依据: 《钢结构设计手册上册》（第三版） 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003 Ⅱ.计算公式和相关参数的选取方法 一、焊缝质量等级的确定方法： 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质星等级： 1在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车衔架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝.其质量等级不应低于二级。 4不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50 t的中级工作制吊一车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 ——(GB50017—2003 7.1.1) 二、焊缝连接计算公式 1、完全焊透的对接接头和T形接头焊缝计算公式 1）在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：

拉应力或压应力：c t w f f tl 或≤=σ ( GB 50017-2003 7.1.2 -1) 参数：N ——轴心拉力和轴心压力（N ）； w l ——焊缝计算长度，为设计长度减2t （有引弧板时可不减）（mm ）； t ——对接接头中连接件的较小厚度；T 形接头中为腹板的厚度（mm ）； w c w t f f 、——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查表2-5可得） （N/mm 2 ）； 2）在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(例如梁腹板横向对接焊缝的端部)，应按下式计算折算应力： w t f 1.13221≤+τσ (GB55017—2003 7.1.1.2-2) 注:1当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合,当tg θ≤1.5时焊缝的强度可不计算. 2 当对接焊缝和T 形对接焊缝与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时每条焊缝的长度计算时应减去2t 附表1-1 焊缝的强度设计值

第二单元 焊接接头及焊接结构的强度

第二单元焊接接头及焊接结构的强度（课本习题） 模块一 一、填空题（将正确答案填在横线上） 1．焊接接头是由、、组成的。 2．焊接接头的两个基本属性是：和。 3．影响焊接接头性能的主要因素可归纳为：和两个方面。 4．焊接接头的坡口形式可根据、、等因素进行选择。 5．焊接接头的基本形式有四种：、、、。 二、判断题（在题末括号内，对画√，错画×） 1．在焊接接头的四种形式中，最好的接头形式是搭接接头。（）2．开焊接坡口的目的是为了焊缝美观。（）3．同样的母材，相同的板厚，开V形坡口焊接要比X形坡口变形小。（）4．坡口形式与焊接方法的选择无关。（）5．对接接头是最常见的焊接接头形式。（） 三、简答 1．开焊接坡口的目的是什么？ 2．影响焊接接头性能的因素有哪些？ 3．选取焊接接头的不同形式时，有何原则？ 4．什么是对接接头？对接接头是最好的接头形式吗？ 模块二 一、填空题（将正确答案填在横线上） 1．焊缝可分为、两种基本形式。 2．焊缝代号由、组成。 3．对接焊缝的坡口形式有、、、、、等多种。 4．焊缝代号可以表示出：、、以及焊缝某些特征或其他要求。 二、简答题 1．对接接头的焊缝形式如图2-17a）所示，焊缝代号标注如图2-17b）所示。试说明其焊缝代号的含义。

2．T形接头的焊缝形式如图2-18a）所示，焊缝代呈标注如图2-18b）所示。试说明其焊缝代号的含义。 3．角接接头的焊缝形式如图2-19a）所示， 角接焊缝代号标注如图2-19b）。试说明其焊缝代 号的含义。 4．在选用不同坡口形式时，要考虑哪些因 素？ 模块三 一、判断题（在题末括号内，对画√，错画×） 1．设计焊接接头时，应考虑尽量简单，焊缝填充金属也应尽量少。（）2．不管是那种焊接接头，焊缝外形应连续、光滑，以减少应力集中。（）3．按等强度要求，焊接接头的强度应不低于母材标准规定的抗拉强度的下限值。（） 二、简答 1．焊接接头的选用原则是什么？ 2．什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 3．两块厚度为20mm的钢板对接,焊缝受到50000N的切力,材料为Q235-A的钢,试设计焊缝的长度。 模块四 一、填空题（将正确答案填在横线上） 1．焊缝中的工艺缺陷有、、等。 2．对重要的动载结构，可采用或的措施来降低应力集中，提高接头的疲劳强度。 3．由于T形接头焊缝向母材过渡较急剧，接头中应力分布极不均匀，在和

钢构焊缝计算(受力)

钢结构的焊接连接 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接三种。焊接连接是现代钢结构最主要的连接方法。它的优点是：（1）焊件间可直接相连，构造简单，制作加工方便；（2）不削弱截面，用料经济；（3）连接的密闭性好，结构刚度大；（4）可实现自动化操作，提高焊接结构的质量。缺点是：（1）在焊缝附近的热影响区内，钢材的材质变脆；（2）焊接残余应力和变形使受压构件承载力降低；（3）焊接结构对裂纹很敏感，低温时冷脆的问题较为突出。 一、焊缝的形式 1．角焊缝 图 1 直角角焊缝截面 图 2 斜角角焊缝截面 角焊缝按其截面形式可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。两焊脚边的夹角为90°的焊缝称为直角角焊缝，直角边边长h f 称为角焊缝的焊脚尺寸，h e ＝0.7h f 为直角角焊缝的计算厚度。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。对于夹角大于135°或小于60°的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。 2．对接焊缝 对接焊缝的焊件常需加工成坡口，故又叫坡口焊缝。焊缝金属填充在坡口内，所以对接焊缝是被连接件的组成部分。 坡口形式与焊件厚度有关。当焊件厚度很小（手工焊≤t 6mm ，埋弧焊≤t 10mm ）时，可用直边缝。对于一般厚度（t=10～20mm ）的焊件可采用具有斜坡口的单边V 形或V 形焊缝。斜坡口和离缝c 共同组成一个焊条能够运转的施焊空间，使焊缝易于焊透；钝边p 有托

住熔化金属的作用。对于较厚的焊件（t＞20mm），则采用U形、K形和X形坡口。对于V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。对接焊缝坡口形式的选用，应根据板厚和施工条件按现行标准《建筑结构焊接规程》的要求进行。 凡T形，十字形或角接接头的对接焊缝称之为对接与角接组合焊缝。 图3 对接焊缝的坡口形式 3．焊缝质量检验 《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、二级焊缝则除外观检查外，还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。焊缝质量的外观检验检查外观缺陷和几何尺寸，内部无损检验检查内部缺陷。 二、直角角焊缝的构造与计算 角焊缝按其与作用力的关系可分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝。正面角焊缝的焊缝长度方向与作用力垂直，侧面角焊缝的焊缝长度方向与作用力平行，斜焊缝的焊缝长度方向与作用力倾斜，由正面角焊缝、侧面角焊缝和斜焊缝组成的混合，通常称作围焊缝。 侧面角焊缝主要承受剪力，塑性较好，强度较低。应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。焊缝越长，应力分布不均匀性越显著。 正面角焊缝受力复杂，其破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形能力差。斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 1．角焊缝的构造要求 （1）最小焊脚尺寸 t（1） h f≥1.5 2 式中t2—较厚焊件厚度，单位为mm。

焊接结构疲劳强度相关知识

焊接结构疲劳强度相关知识 1.焊接结构疲劳失效的原因 焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①客观上讲，焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向发展的趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。 2 影响焊接结构疲劳强度的主要因素 2.1 静载强度对焊接结构疲劳强度的影响 在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承担较大的负载重量，因为相同重量的结构可以具有极大的承载能力；或是同样的承载能力可以减轻自身的重量。所以高强钢应运而生，也具有较高的疲劳强度，基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高。 但是对于焊接结构来说，情况就不一样了，因为焊接接头的疲劳

强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系，也就是说只要焊接接头的细节一样，高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的，具有同样的S-N曲线，这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式。Maddox研究了屈服点在386—636MPa之间的碳锰钢和用6种焊条施焊的焊缝金属和热影响区的疲劳裂纹扩展情况，结果表明：材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响，但影响并不大。在设计承受交变载荷的焊接结构时，试图通过选用较高强度的钢种来满足工程需要是没有意义的。只有在应力比大于+0.5的情况下，静强度条件起主要作用时，焊接接头母材才应采用高强钢。 造成上述结果的原因是由于在接头焊趾部位沿溶合线存在有类似咬边的熔渣楔块缺陷，其厚度在0.075mm-0.5mm，尖端半经小于0.015mm。该尖锐缺陷是疲劳裂纹开始的地方，相当于疲劳裂纹形成阶段，因而接头在一定应力幅值下的疲劳寿命，主要由疲劳裂纹的扩展阶段决定。这些缺陷的出现使得所有钢材的相同类型焊接接头具有同样的疲劳强度，而与母材及焊接材料的静强度关系不大。 2.2 应力集中对疲劳强度的影响 2.2.1 接头类型的影响 焊接接头的形式主要有：对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头，在接头部位由于传力线受到干扰，因而发生应力集中现象。 对接接头的力线干扰较小，因而应力集中系数较小，其疲劳强度也将高于其他接头形式。但实验表明，对接接头的疲劳强度在很大范围内变化，这是因为有一系列因素影响对接接头的疲劳性能的缘故。如试样的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接位置、焊缝形状、焊后的焊缝加工、焊后的热处理等均会对其发生影响。具有永久

焊接知识问答(焊接强度及焊接结构)

焊接知识问答(焊接强度及焊接结构) 各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。 例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。 36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度，

只计算工作焊缝的强度。 37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。 全焊透对接接头的各种受力情况见图31。图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M 1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。 受拉时的强度计算公式为 F σt＝───≤〔σ′t〕 Lδ1 F 受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕 Lδ1 式中F——接头所受的拉力或压力（N）； L——焊缝长度（cm）； δ1——接头中较薄板的厚度（cm）； σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠ 〔σ′t〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2） 〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2） 计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。 解：查表得〔σ′t〕=14200 N/cm2。 根据已知条件，在上述公式中，F=28400N，L=500mm=50cm，δ1=5mm=0.5cm，代入计

焊接接头系数的选取

GB150—报批稿 4.5.2 焊接接头系数 4.5.2.1 焊接接头系数φ应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。 4.5.2.2 钢制压力容器的焊接接头系数规定如下： a）双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头 1）全部无损检测，取φ=； 2）局部无损检测，取φ=。 b）单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板） 1）全部无损检测，取φ=； 2）局部无损检测，取φ=。 4.5.2.3 其他金属材料的焊接接头系数按相应引用标准的规定。 采用分析法计算开孔补强时，也应该去。 10.3.1 全部(100%)射线或超声检测 凡符合下列条件之一的容器及受压元件，需采用设计文件规定的方法，对其A类和B 类焊接接头，进行全部射线或超声检测： a）设计压力大于或等于的第Ⅲ类容器； b）采用气压或气液组合耐压试验的容器； c）焊接接头系数取的容器； d）使用后无法进行内部检验容器； e）盛装毒性为极度或高度危害介质的容器； f）设计温度低于－40℃的或者焊接接头厚度大于25mm 低温容器； g）奥氏体型不锈钢、碳素钢、Q345R、Q370R及其配套锻件的焊接接头厚度大于30mm 者； h） 18MnMoNbR、13MnNiMoR、12MnNiVR及其配套锻件的焊接接头厚度大于20mm者； i） 15CrMoR、14Cr1MoR、08Ni3DR、奥氏体—铁素体型不锈钢及其配套锻件的焊接接头厚度大于16mm者； j）铁素体型不锈钢、其他Cr-Mo低合金钢制容器； k）标准抗拉强度下限值R m≥540MPa的低合金钢制容器； l）图样规定须100%检测的容器。 注：上述容器中公称直径DN≥250mm的接管与接管对接接头、接管与高颈法兰对接接头的检测要求与A类和B类焊接接头相同。 TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程 4.5.3. 全部射线检测或者超声检测 符合下列情况之一的压力容器A、B类对接接头（压力容器A、B类对接接头的划分按照GB150的规定），依据本规程4.5.3.1第（1）项的方法进行全部无损检测： (1)设计压力大于或者等于的第Ⅲ类压力容器； (2)按照分析设计标准制造的压力容器； (3)采用气压试验或者气液组合压力试验的压力容器；

焊接接头强度与韧性的计算

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 1 焊接接头的强度匹配 长期以来，焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中，焊缝与母材在强度上的配合关系有三种：焊缝强度等于母材（等强匹配），焊缝强度超出母材（超强匹配，也叫高强匹配）及焊缝强度低于母材（低强匹配）。从结构的安全可靠性考虑，一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等，即所谓“等强”设计原则。但实际生产中，多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料，而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属，特别是低合金高强度钢用焊接材料，其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以，就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠，认识上并不一致，并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa；美国的学者Pellini则提出〔1〕，为了达到保守的结构完整性目标，可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝（即低强匹配）；根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果〔2〕，低强匹配也是可行的，并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕，超强匹配应该是有利的。显然，涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则，还缺乏充分的理论和实践的依据，未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据，清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有：490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度，690～780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度，无缺口焊接接头的抗拉强度，深缺口试样缺口顶端的变形行为，焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明： （1）对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢，选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素，选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此，仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计，并不能可靠地保证其使用的安全性。 （2）对于抗拉强度690～780MPa级的高屈强比高强钢，其焊接接头的断裂性能不仅与焊缝的强度、韧性和塑性有关，而且受焊接接头的不均质性所制约，焊缝过分超强或过分低强均不理想，而接近等强匹配的接头具有最佳的断裂性能，按照实际等强原则设计焊接接头是合理的。因此，焊缝强度应有上限和下限的限定。

钢结构计算题(焊接、螺栓连接、稳定性)

Q235 用。由于翼缘处的剪应力很小，假定剪力全部由腹板的竖向焊缝均匀承受，而弯矩由整个T 形焊缝截面承受。分别计算a 点与b 点的弯矩应力、腹板焊缝的剪应力及b 点的折算应力，按照各自应满足的强度条件，可以得到相应情况下焊缝能承受的力F i ，最后，取其最小的F 值即为所求。 1．确定对接焊缝计算截面的几何特性 (1)确定中和轴的位置 ()()()()80 10 102401020160)10115(1010240510201601≈?-+?-+??-+??-= y mm 160802402=-=y mm (2)焊缝计算截面的几何特性 ()6232 31068.22)160115(230101014012 151602301014023010121mm I x ?=-??+??++-??+??= 腹板焊缝计算截面的面积： 230010230=?=w A mm 2 2．确定焊缝所能承受的最大荷载设计值F 。 将力F 向焊缝截面形心简化得： F Fe M 160==（KN·mm） F V =（KN ）

查表得：215=w c f N/mm 2，185=w t f N/mm 2，125=w v f N/mm 2 点a 的拉应力M a σ，且要求M a σ≤w t f 18552.010 226880101604 31===???==w t x M a f F F I My σ N/mm 2 解得：278≈F KN 点b 的压应力M b σ，且要求M b σ≤w c f 215129.110 2268160101604 32===???==w c x M b f F F I My σ N/mm 2 解得：5.190≈F KN 由F V =产生的剪应力V τ，且要求V τ≤w V f 125435.010 23102 3===??=w V V f F F τ N/mm 2 解得：7.290≈F KN 点b 的折算应力，且要求起步大于1.1w t f () ()()w t V M b f F F 1.1435.03129.132 22 2=?+= +τσ 解得：168≈F KN

(完整word版)试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度

1. 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN （设计值），与焊缝之间的夹 ) 10200(87.022l h w e f -?? 23 /6.91)10200(87.02101952mm N l h N w e y f =-???==τ 满足）(1601596.91)22 .17.158()(2222MPa f MPa w f f f f =<=+=+τβσ 14. 求图示钢梁所能承受的最大均布荷载设计值（含自重），已知梁截面为热轧普通工字钢I45a,其截面特性为 A=102cm 2 I X =32240cm 4 w x =1430cm 3 I y =855cm 4 w y =114cm 3 材料为Q235,强度设计值?=215 N/mm 2 ，梁两端不能扭转，跨中无侧向支撑点，挠度不起控制作用，截面无削弱。整体稳定系数?b =0.44. m kN mm N l W f q W f ql M f W M x b x b x b maz /36.13/36.13900010143044.0215888 1 2322max ==????==??==?=???

即 kN N n n f A N n 5.728728500915.0121510325.01211==?-??=-= II-II 截面净截面面积为 2 2201221146.294.1]15.235.75.4)13(52[])1(2[cm t d n e a n e A II n =??-+-+?=-+-+=kN N n n f A N II n 1.760760100915.012151046.295.0121==?-??=-= III-III 截面净截面面积为 2098.284.1)15.2225()(cm t d n b A III III n =??-=-= 因前面I －I 截面已有n 1个螺栓传走了（n 1/n ）N 的力，故有f A N n n n n III n III ≤--)5.01(1

角焊缝强度计算.

锅炉角焊缝强度计算方法 JB/T 6734-1993 中华人民共和国机械行业标准 JB/C 6734-1993 锅炉角焊缝强度计算方法 主题内容与适用范围 本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法 本标准适用于额定蒸汽压力大于2.5MYa固定式蒸汽锅炉锅筒,集箱和管道」_各种骨接 头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造,安装与运输过程中所 用受力构件的连接焊缝. 2名词术语及符号说明 2.1名词术语 2.1.1对接接头 两焊件端面相对平行的接头 2.1.2角接接头 两焊件端面问构成大于300,小于135'夹角的接头 2.1.3'r形接头 一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞 2.1.4搭接接头 两焊件部分重叠构成的接头, 2.1.5圆钢连接接头 两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头) 2.1.6对接焊缝 在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝. 2.1.7角焊缝 沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝 2.1.8正面角焊缝 焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝,见图2-1 2.1.9侧面角焊缝 焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝,见图2-2 2.1.10纵向焊缝 沿焊件长度方向分布的焊缝. 2.1.11横向焊缝 垂直于焊件长度方向的焊缝. 机械工业部1993-08-21批准1993-10-01实施 1962 2.1.12环形焊缝 沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝. 图2-1正面角焊缝图2-2侧面角焊缝 2.1.13承载焊缝 焊件上用作承受荷载的焊缝 2.1.14非承载焊缝

焊件上不CL接承受荷载,只起连接作用的焊缝,习惯上称联系焊缝. 2.1.15坡口深度 焊件开坡口时,焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸 2.1.16焊脚尺寸 在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度. 2.1.17焊缝计算厚度 设计焊缝时使用的焊缝厚度. 2.1.18焊缝计算长度 计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度;不封闭焊缝的计算 长度,对每条焊缝取其实际长度减去l Omm 2.1.19焊缝计算厚度截面积 焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积. 2.1.20全焊透型焊缝 焊缝在其连接部位的全厚度上,用熔敷金属充分连接,无未焊透的部位,见图2-3必 要时,全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强 2.1.21部分焊透型焊缝 焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接,尚有未焊透的部位,见图2-4必要 时,部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强. 2.2符号说明 G焊缝计算厚度,二; A—焊缝计算厚度截面积,例n2; b—耳板宽度,mm; bI—搭接焊横向焊缝长度,mm; b2—搭接焊纵向焊接长度,圆钢与钢板连接焊焊缝长度,二; b3.佑—弯头耳板尺寸,mm; F3,13,,B2- 'F形接头焊缝长度,mm; 1963 图2-3全焊透型焊缝 图2-4部分焊透型焊缝 .—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长,mm; d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二; 试)—管接头外径,mm; d,—管接头内径,mm; d,,d2—大,小圆钢直径,二; D;—筒体内径,mm; .—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度,,; 厂—管接头,T形接头坡口深度,二; F-集中力,N; FFy.,凡-.r , y,二方向上的集中力,N; h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm; hi, h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离,二;

角焊缝强度计算

角焊缝强度计算 锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于 2.5MYa 固定式蒸汽锅炉锅筒集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2 名词术语及符号说明2.1 名词术语2.1.1 对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2 角接接头两焊件端面问构成大于 300小于 135夹角的接头2.1.3r 形接头一焊件之端面与另一焊件表面构 成直角或近似直角的接头_飞2.1.4 搭接接头两焊件部分重叠构成的接头2.1.5 圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头2.1.6 对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7 角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8 正面角焊缝焊缝轴线与 焊件受力方向相垂直的角焊缝见图 2-12.1.9 侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝见图 2-22.1.10 纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11 横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部 1993-08-21 批准 1993-10-01 实施19622.1.12 环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图 2-1 正面角焊缝图 2-2 侧面角焊缝2.1.13 承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14 非承载焊缝焊件上不 CL 接承受荷载只起连接作用的焊缝习惯上称联系焊缝.2.1.15 坡口深度焊件开坡口时焊件端部沿焊件厚度方向加_r 掉的尺寸2.1.16 焊脚尺寸在角 焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17 焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18 焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度不封闭焊缝的计算长度对每条焊缝取其实际长度减去 l Omm2.1.19 焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积.2.1.20 全焊

焊接结构强度计算题jieda

1、如图搭接接头上板厚10mm ，下板厚15mm ，已知许用应力[σ][τ]分别为15000N/cm2和10000N/cm2,构件受力Q 为60000N ，采用等腰角焊缝。根据焊缝和载荷的几何关系确定搭接焊缝的类型及单边焊缝长度，并判定该长度下焊缝结构是否合理。 答：不等厚板搭接接头，角焊缝焊脚尺寸以薄板计算，本题中取10mm ，焊缝为搭接接头上的侧面角焊缝。 设单边焊缝长度为L ，搭接焊缝为双缝结构，焊缝总长度为2L ，角焊缝按照许用切应力计算。 则有][7.027.0ττ≤??==∑kL Q kL Q ，计算所得L 至少大于42.8mm,取整为43mm 。 按照规定侧面角焊缝的长度不大于50K ，因此根据计算判定，结构合格。 2、一丁字接头，如下图，已知焊缝金属的许用切应力[τ']=100MPa ，试设计角焊缝的焊角尺寸K ，并求焊缝最大承载能力。 τm = (3PL)/0.7Kh 2

已知：P=75kN,L=200mm,h=300mm,代入上式得： τm =（3×75000×200）/0.7×K ×3002=500/0.7K τQ=F/(1.4Kh),将数代入公式： τQ =75000/（1.4K ×300）=250/(1.4K ×300 ） =250/(1.4×K) 3、分析下图构件的焊缝的类型，若要保证结构安全，则焊缝间距有什么要求？若已知该结构的许用应力[σ][τ]分别16000N 为/cm2和10000N/ cm2,构件受力P 为75000N ，单条焊缝长度为50mm ，板料厚度均为10mm ，试通过计算判定其使用时是否安全。 答：焊缝间距不小于4倍板厚 (1)角焊缝按照切应力进行校核。 当]'[7.0ττ≤?=∑K L Q ，则结构安全。 式中Q ＝75000N ，δ=10mm ， L=50mm,设焊脚尺寸K 与板厚δ相同，K ＝10mm ； 代入上式得： τ=75000/(2×50×0.7×10)=1071N/cm 2＜]'[τ=10000N/cm 2 因此，判定结构不合格。（1分） 4、如图一偏心受载的搭接接头，已知焊缝长h=400mm ，l 0=100mm ，采用等腰焊缝，焊角尺寸K=10mm ，外加载荷F=30000N ，梁长L=100cm ，焊缝的许用切应