在承受静态载荷期间所需的最小焊缝安全系数 n s 表示许用应力与焊缝材料支反力矩强度之比 n S = S Y / σ Al or n S = S Y / τ Al 。
所需焊缝安全受多方面的影响,如焊缝设计(焊接表面的形状和加工、焊缝加固、焊缝均匀性、焊透等)的方法和质量、操作条件、焊缝可靠性要求以及在焊缝断裂时对人类生命的潜在威胁。在设置其值时,必须考虑许多其他方面的影响。
计算过程不会考虑因温度和残余应力而可能突发的脆性断裂和材料机械值的改变。在特定部分,只有额定应力是根据给定的载荷的计算值进行设定的。不考虑应力集中和内部应力。但是,应在设置所需的最低焊缝安全系数时,考虑上述所有情况。
指定安全系数时,必须考虑所使用的计算方法。承受静态载荷的焊缝的两种计算方法采用了不同的方式来解决焊缝的安全性。
标准计算过程
将许用焊缝载荷与计算的法向应力、剪切应力或合成约化应力直接进行比较,以判断焊缝是否令人满意。此比较操作根据焊缝类型和设计以及载荷的方式进行。显然,所需的焊缝安全性取决于焊缝连接中所产生的应力的类型和方向。此外,必须为不同的焊缝类型、形状和设计以及各种不同的载荷组合指定不同的安全系数。下表中显示了适合于不同焊缝类型的建议最低安全系数值的参考值。
焊缝类型,载荷 |
n S |
承受拉力载荷的焊缝 |
1.6 ... 2.2 |
承受弯曲载荷的焊缝 |
1.5 ... 2.0 |
承受剪切载荷的对接焊缝 |
2.0 ... 3.0 |
承受载荷的对接焊缝 |
1.4 ... 2.7 |
承受在零件连接平面中的载荷的角焊缝 |
2.0 ... 3.0 |
承受空间载荷的角焊缝 |
1.4 ... 2.7 |
塞焊和坡口焊 |
2.0 ... 3.0 |
承受剪切载荷的塞(电阻)焊缝 |
1.6 ... 2.2 |
承受撕断载荷的塞(电阻)焊缝 |
2.5 ... 3.3 |
参考应力法
将许用焊缝载荷与辅助比较应力进行相比。这种参考应力是利用焊缝连接变换系数由计算出的局部应力获得的。为保证焊缝连接的安全,安全系数中都应考虑到焊缝连接中产生的不同类型的应力效果。用户只需为任意焊缝类型、形状和设计以及任意载荷组合设置一个通用安全系数即可。建议的最小安全系数值介于 n S =<1.25...2> 范围内。