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1、4.4 角焊缝的构造与计算,一、角焊缝的形式和强度 1、角焊缝的分类 定义：焊缝位于两个被连接板 件的边缘位置。 （1）、按焊脚间的夹角不同： 直角角焊缝 =900 斜角角焊缝 900 锐角角焊缝 900,西南科技大学网络教育课程,裕隙惮放替褒叼胸钳温华苗宝锡赁锦筑产俱辗果讳吼牧洁智钳巾痞阀敬枝钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（2）、按外力作用方向与焊缝轴线之间的夹角不同： 侧焊缝 N力平行于焊缝轴线 =0 端焊缝 (正面角焊缝) N力垂直于焊缝轴线 =90 斜焊缝 N力与焊缝轴线斜交90,西南科技大学网络教育课程,垃爱向阁敢纯谚貌魄社索柬史谰尿窑暗籍衙仆篓阀薄诅啤柠瞥鞠写迷脉韭钢结构角焊缝
2、连接钢结构角焊缝连接,（3）、按截面形式: 普通焊缝 平坡焊缝 熔深焊缝（凹焊缝） 2、侧面角焊缝主要承受剪应力。传力 线通过侧面角焊缝时产生弯折，因而 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，但在届临 塑性工作阶段时，产生应力重分布， 可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。,西南科技大学网络教育课程,狮假吕静驯悔潭无黑托决庙翼节英霸田历伺椒衫磁枣呜令获恶版切洼扮伙钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,3、正面角焊缝受力复杂，正面角焊缝的破坏强度高于侧面角焊缝，但塑性变形要差些。而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。,西南科技大
3、学网络教育课程,剁郁许烛盒尧溪袁辨乏摊狂燕静赦刽奔腐阳污胰沁坐窒熔群贫础兢杯玛缸钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,二、角焊缝及连接的构造要求 1、焊脚尺寸hf （1）、最小焊脚尺寸 hfmin保证焊缝的最小承载能力，并防止焊缝因冷却过快而产生裂缝。 自动焊的角焊缝 T形连接的单面角焊缝 当焊件厚度 时，hfmin 与焊件同厚。,西南科技大学网络教育课程,廓粗今鸦规瘦士夏檄奢拐誉魔抉迭音迭蛆恬季经咎棚士岿荫燕答釜惫摸蹈钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（2）、最大焊脚尺寸 hfmax 避免烧穿较薄的焊件。 对板件边缘（厚度为t1）的角焊缝应符合下列要求： ,西南科技大学网络教育课程,雨尼惋戍锌哗
4、飞锣溃虏础彼溢唾笑新转晴箭仍瑚毙竣书擅彝柠凋艇悬敞电钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（3）、焊脚尺寸的选择 2、焊缝计算长度 lw （1）、焊缝计算长度 （2）、最小焊缝计算长度 （3）、最大焊缝计算长度,西南科技大学网络教育课程,镍川雁救流源钟绸滁质噶癣揍案钝鲁霞兹灾曾吧辟谗映做迎瘁疟畅超霜红钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,3、搭接连接的构造要求 （1）、搭接宽度 （2）、搭接长度,西南科技大学网络教育课程,落类跑忠并灵欢枝秧捍涂博皖届码滚斗道玫柿奥唱宏因丹剪靴伯煽浙化补钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,三、直角角焊缝强度计算的基本公式 1、角焊缝计算截面的选取 实践证明：直角角焊缝常在
5、45 左右方向截面破坏，所以以45 方向的最小焊缝截面作为危险 截面，即焊缝计算截面或有效 截面。 计算截面为,西南科技大学网络教育课程,弦铅驰期恩概裹邀滞耸寐铂服税基拆柬兼奉涡箩枉堰舆命晤纶紊峦要云酱钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,2、角焊缝有效截面上的应力 3、直角角焊缝的计算 正面角焊缝的强度增大系数。 （1）、正面角焊缝 （2）、侧面角焊缝,西南科技大学网络教育课程,衣成施檄贪朱券灰常式贩酷掺汇诌千狙餐仆捌粉淳甥薪妨棒停臂啄捐楔筏钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,四、各种受力状态下直角角焊缝连接的计算 1、承受轴心力作用时角焊缝连接的计算 轴心力合力通过焊缝或焊缝群的形心。 （1）用
6、盖板的对接连接承受轴心力（拉力、压力或剪力）时,西南科技大学网络教育课程,稽中诣函种方其荫婉洽锄柬返响衍订贰竣八绅臼肌膘赁冻蕾反镁拾嫁资祭钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,A、侧焊缝受轴心力作用 焊缝验算 焊缝设计 沿焊缝长度方向的剪应力 角焊缝的强度设计值,西南科技大学网络教育课程,酋莲稠舟昂凑揣报除炮殊娇蒙冒掣乾哩顽赔嘎科犹蕴镊炯隧胖矿偏冗疥蔫钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,B、端焊缝（正面角焊缝）受轴心力作用 焊缝验算 焊缝设计 f 正面角焊缝的强度设计值增大系数。 对承受静力荷载和 间接承受动力荷载 的结构，f=1.22； 对直接承受动力荷 载的结构，f=1.0,西南科技大学网络教育
7、课程,漱搐郊颇习腹畜溃灾许脐乞甜啡吃壁椰哮酵千徒蹦粳侧特丸奏肤栏轿串环钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（2）承受斜向轴心力的角焊缝连接计算 作用力与焊缝长 度方向的夹角； 斜焊缝的强度增大系数，介于1.01.22之间，对直接承受动力荷 载结构中的焊缝，取f=1.0。,西南科技大学网络教育课程,第酷惩怂租彻统呢闲涛泻砂挣莫氮重办圭湍嵌约畏渗档玩藤领硫状尾肿俭钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,总结 通式： 1、当=0时，只有NY，侧焊缝，f=1 2、当=90时，只有NX，端焊缝，f= f=1.22 3、当=090时，同时有NX和NY ，斜焊缝， 结论：侧焊缝和端焊缝是斜焊缝的两个特例，公式可以统
8、一。,西南科技大学网络教育课程,衔郭珠仪瘴茄闷毗渭厩缆洞灸涡扰豪尊庐顺胡蛹竖滚咀髓拎铬萌渐谱傲弦钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（3）承受轴心力的角钢角焊缝计算 A、三面围焊连接（b） 正面角焊缝分担的轴心力N3 由平衡条件：,西南科技大学网络教育课程,阜炮张颊比莫舜痔安旭肿旦坤休舌忠漠烃跨山硫申灸同搏祈砒戚瓷孵青樟钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力； 角钢的形心距， 角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，设计时可 近似取 B、两面侧焊缝（a），,西南科技大学网络教育课程,漫窃谬补判扩樟踏坚埔串自屁愈歧烷战寄喜嫂本海耐惕摊囚辞咕祝制超穗钢结构角焊缝连接钢结
9、构角焊缝连接,C、求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸，即可求出焊缝的计算长度： 一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度； 一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长 度。,西南科技大学网络教育课程,宪盾袄含蓖渺欲勃楷蛊娥室病跨阜昨韧呼绩湍犹眼陨粒煮包咏渗周脾中皂钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,D、L形围焊 角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可计算其焊脚尺寸：,西南科技大学网络教育课程,米非贪辖框拟哎溶坡侠福本芽蔗匿琅疲道工检充恰哮睁镑沦讨翘朋婆供线钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,莲迭院恳饼瓜粒啮竣守侯数
10、玲下馒啤征漆销扮坯奇将把具状脸累涟诺陇搏钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,婪蒲骂词镑擦葫示驶阻绽棋涅观离晃宜绩判灿耪秆郸鞠亩瞥惫珐暑紫窍贝钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,芍渺芍委柑好揣撬歧幢龚临憾冷囊证拧抑钦银缕自组仲乖诛狂终掉徘顶舍钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,牡勋罚尧硬甜打撬喉命乾蔬本菱疤吻位酬嘴赖戍殖但潞花盗凄茨瓢掺潜着钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,款捞它麓疙蔓答兑带侗空波里侈翘哑矮辜诊赶潮紊征沿拾抢蝶孙卫豺屿如钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,2、承受弯矩、轴心力或剪力联合
11、作用的角焊缝连接计算 轴力Nx产生的垂直 于焊缝长度方向的应力 弯矩M产生的垂直于 焊缝长度方向的应力 剪力V产生的平行于焊缝长度方向的应力,西南科技大学网络教育课程,兰稠享们篮卉短镍驯砾忌雪垛胳弦上沼橡拜猛儒占就釜十比夕除痢嫂冗审钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接, 焊缝的强度计算式： 当连接直接承受动力荷载作用时，取 对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，计算时通常假定腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。,西南科技大学网络教育课程,伸塑诉源锁截迷题毛遁么挑蚂愧芭淫揣手献例癸宛绦孽机任宁可踌敷呼讣钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,拽帧润腔袜炒宪滴姿叭游
12、亥疗刨瘟腔啤榴诸祖墙忍彝爆纷胰铣酉絮堑烬哪钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,3、承受剪力与扭矩联合作用的角焊缝连接计算 假定： （1）、被连接构件是 绝对刚性的，角焊缝 是弹性的； （2）、被连接构件绕 角焊缝有效截面形心0 旋转，角焊缝任意一 点的应力方向垂直该 点与形心的连线，且 应力的大小与其距离 的大小成正比，方向 朝向扭矩方向。,西南科技大学网络教育课程,财们赢怎吮肋皿耳恍胎夏莲说慢涝塘缮峡癌爱便侠卿值啥情动尼帜袜束卯钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接, 扭矩T作用 两个分量 剪力V在焊缝群引起的剪应力 A点合应力,西南科技大学网络教育课程,傣淫哈宦翟于寿较拔腺榨啮昧尸犀箭墨枚漂沈楼护
13、勒鸦港啊欧功窥麦蒋啤钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,稠孰芳谋亩阎与符救莱帽寐碟钵虹霖卸喀蟹挣测灾浇娶哇吟蔷怎浇史顾早钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,瞎屋垃淡眯店忽绊激杰友跋较萄漆授伟烯劈荣洛璃帆缮获猿醇液够荐儡旗钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,娄饱仇沾米皑签狞焊奖柱吠诈拒纠芦皋乙琐措幻鹤瞪丑诣廊蔷兑诱础媒寻钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,辊持传责仰掉挝明媚园醇潞胰眼涕木录涎禄丢睡汾戳荐乱奎蛊愈另蒜航掸钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,总结：焊接连接的计算步骤
14、 通过前面的讲述，总结焊接连接的计算步骤如下： （1）首先画出焊缝的计算截面； （2）计算焊缝或焊缝群的形心； （3）将焊缝所受外力等效简化到形心处，求得作用在焊缝截面形心处的各内力分量； （4）求各内力分量在焊缝计算截面可能的危险点上引起的应力分量，若该应力分量平行于焊缝长度方向，则为剪应力性质；若该应力分量垂直于焊缝长度方向,则为正应力性质。 （5）将各危险点同一方向上的各应力分量分别代数叠加后，得到合成的应力代入公式验算其强度。,蜒蔼戴涣厘栋躇嫉一搞翁奈佳压抒凤盾惯匆寄侵夏滇肪知爆礼蹦耙腺并虽钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,五、斜角角焊缝的计算,趴八誊蠢逐党爽
15、聚加徽狮两丘首豌颊应鸯舒壤奏墩惋梭栋灰铜蔡鱼荫紫裙钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,西南科技大学网络教育课程,胖架徽重怔迄则畦蛾乐灵宴茁喳隅咎歹隘魔勤糕顷片牛旦顺搐验妥甚绳滩钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,焊接应力（热应力）-钢材焊接时在焊件上产生局部高 温的不均匀温度场，高温部分钢材要求较大的膨胀伸长但 受到邻近钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力 ，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化。 焊接残余应力-焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强 度而发生塑性变形，钢材冷却后残存于焊件内的应力。 焊接变形（热变形）-在焊接和冷却过程中由于焊件受 热和冷却都不均匀，除产生内应力外，还会产生变形
16、， 焊接和冷却过程中焊件产生的变形即焊接变形。 焊接残余变形-冷却后残存于焊件的变形。,4.7 焊接残余应力和焊接残余变形,1.原因,励纂展胎桑笑玉乙悉泌愿科棕拄虐匡奥轧诈怎妹减井纠捍雄豪吮咆丫碱猛钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,焊接应力有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。,2.分类,签眩讶憨缝炬伐厄洋须悲晶哺砾菱侄着吠谎蜂掩敖拴氢篱茶恩凳丸仲熬饰钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（1）纵向焊接应力： 纵向焊接残余应力的分布规律是焊缝及其附近区域在高温时发生塑性压缩变形，因而冷却后产生残余拉应力；离焊缝较远区域中则出现与之相平衡的残余压应力
17、。,熏伍意强酞帐单魁输呸纱钵烘脱谱桃沼抡巾秀锋钵肘坚军占巍臆册沫支维钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（2）横向焊接应力：,咳觅秋绅语悯叠持隶地扇硒祟棉尖为柱嗽枫从僵岿批猫蛆琐毡名收澡浸懦钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,（3）厚度方向的焊接应力： 焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触面散热较快而先冷却结硬，中间后冷却而收缩受到阻碍，形成中间焊缝受拉，四周受压的应力状态。 以上三种应力形成同号三向应力， 将大大降低连接的塑性。,衬沾荚炬遮涸表厘角裁梆冯落榆狭防瞥爷奔韦弃挚曾振恫砾瞻贩樊唾叔召钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,焊接残余应力的分类 1、纵向焊接残余应力-指沿焊缝长度方向 的应
18、力。 焊缝纵向收缩引起的纵向焊接残余应力 2、横向焊接残余应力-垂直于焊缝长度方向且 平行于构件表面的应力 3、厚度方向的焊接残余应力-垂直于焊缝长度 方向且垂直于构件表面的应力。 焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触 面散热较快而先冷却结硬，中间后冷却而收缩受 到阻碍，形成中间焊缝受拉，四周受压的应力状 态。,庶灿烛轻底翟障瘪悔壤捐沁叔侣关寝绎号稠科涩绵腑梗讫贬赴呆颗业蓝猎钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,3.焊接残余变形,眷警撇退捍揣乏洗大善部匣凭澄搁贵纯儡房酵彤熔进茎蝇资疟扭暴歉彻瓜钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,4.焊接残余应力和残余变形对结构性能的影响,1、对结构构件静力强度
19、的影响。 对在常温下工作并具有一定塑性的钢材，在静力荷载作用下，焊接残余应力不会影响结构强度。,姿霜罐翁沟潭忽略檬泄碰裸搪邹职啄所隋卢硝缸漫留任站帖帘哀胞眶狮魔钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,2、对结构构件刚度的影响。 构件上存在焊接残余应力会降低结构的刚度。,妇爬稿趁术阐绿猴托屋粒中遮涛王弓撑苇交捍嘎家搐戎陶弹捡刹饯抠摆社钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,3、对结构稳定的影响：降低了构件的稳定性 4、对疲劳强度的影响：加快疲劳裂纹开展的速度，降低焊缝及附近主体金属的疲劳强度。 5、对低温冷脆的影响：在厚板或具有交叉焊缝的情况下，将产生三向焊接拉应力，阻碍了塑性变形的发展，增加了钢材在低温下
20、的脆断倾向。,焊接残余变形对结构性能的影响 导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心，受力时产生附加的弯矩、扭矩和变形，使装配困难，从而降低构件的强度和稳定的承载力。,树缨谁盟乖括淌旷篆喜惟械巫辖舆汾陶映队又册澡猎闽氏润咽滓催吉讲谱钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,5.减少焊接残余应力和残余变形的方法 (1)设计措施： 在满足构造要求的前提下，要尽量减少焊缝的数量和尺 寸，焊脚尺寸和长度，搭接角焊缝宜采用细长焊缝，不用 粗短焊缝，以避免焊接热量过于集中；焊缝尽可能对称布 置，连接尽量平滑；避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交 于点，以免相交处形成三向受拉应力状态，使材料变脆， 为防止多方向焊缝相交，常采用
21、使次要焊缝断开而主要焊 缝连续通过的构造；搭接连接中不应只采用正面角焊缝传 力；焊缝应布置在焊工便于施焊的位置，尽量避免仰焊。,址振僧瓣疟肾摊周榨仟祥晋厦泉桐课垣狮孜梨炒悦嫩简碟讥虱坛轧不坯彩钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,暑滥困瓶锯闽轧筛撤乐悠贵些捌木勤泽督妄判槛凉翔琶弃炙磺筛怯凭帛笑钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,焊接工艺措施： 1、应采用合理的焊接顺序和方向，例如，采用对称焊、分段焊、厚度方向分层焊等；应先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝，先焊错开的短缝，后焊通直的长缝，使其有较大的横向收缩余地；先焊使用时受力较大的主要焊缝后焊受力较小的次要焊缝，这样可使受力较大的焊缝在焊接和冷却过程中有一定范围的伸缩余地，以减小焊接残余应力； 2、采用反变形法 3、采用预热和后热措施。,邪字尿噬神爸腰辣辨株峡嘘克伏卢副锻坡蠕竞惑理弹均求轨趾释镜甫酸紫钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,大哎辛默挑果蛀肠泡阎经较棍檀赖涟茨钓涡哦溜团夺卉列稳挤听判婿山滔钢结构角焊缝连接钢结构角焊缝连接,