静的荷重時の溶接ジョイントで必要な最小安全率 n s は、許容応力とジョイントの材料の降伏強さの比率 n S = S Y / σ Al または n S = S Y / τ Al で表すことができます。
溶接ジョイントの必要な安全率は、溶接設計の方法と品質(溶接サーフェスの形状および機械加工、溶接補強、溶接の均一性、浸透、など)、操作条件、ジョイントの信頼度の要件、溶接破損時の人命への潜在的な脅威に影響されます。他の影響は、この値を設定する際に考慮する必要があります。
計算手順では、突発的な脆性破壊の可能性、および温度や残余応力による材料の力学的な値の変化を考慮していません。呼び応力のみ、与えられた荷重に対する特定の断面の計算で設定されています。応力集中と内部応力は考慮されていません。必要な最小ジョイント安全率を設定する際には、これらの要素すべてを考慮します。
安全率を指定する際に、使用された計算方式を考慮する必要があります。静的荷重の溶接で使用する計算方式はいずれも、異なる方法で溶接の安全性の問題を解決します。
標準計算手順
許容溶接荷重は、溶接が十分であるかどうかを確認するために、計算された垂直応力、せん断応力、および結果の減少応力で直接比較されます。溶接タイプ、溶接設計、および荷重の方法に従って、この比較が行われます。必要な溶接の安全性は、溶接ジョイント内で発生する応力のタイプと方向によって左右されます。溶接の様々なタイプ、形状、設計および様々な荷重の組み合わせに対して、様々な安全率を指定する必要もあります。様々な溶接タイプに対する推奨最小安全率値の参考値を、次の表で示します。
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溶接タイプ、荷重 |
n S |
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トラクションの荷重を受けた突合せ溶接 |
1.6 ... 2.2 |
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曲げ荷重を受けた突合せ溶接 |
1.5 ... 2.0 |
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せん断荷重を受けた突合せ溶接 |
2.0 ... 3.0 |
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荷重を受けた突合せ溶接 |
1.4 ... 2.7 |
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部品接合平面で荷重を受けたすみ肉溶接 |
2.0 ... 3.0 |
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空間的に荷重を受けたすみ肉溶接 |
1.4 ... 2.7 |
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プラグと開先溶接 |
2.0 ... 3.0 |
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せん断で溶着されたプラグ(抵抗)溶接 |
1.6 ... 2.2 |
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はぎ取りの荷重を受けたプラグ(抵抗)溶接 |
2.5 ... 3.3 |
比較応力の方法
許容溶接荷重と補助比較応力を比較します。この比較応力は、溶接ジョイントの変換係数を使用して計算された部分応力から取得されます。溶接ジョイントで発生する、溶接ジョイントの安全性に対する様々なタイプの応力の効果は、安全率で考慮されています。溶接のあらゆるタイプ、形状、設計、および荷重の任意の組み合わせに対して、1 つの共通の安全率のみが必要です。安全率の推奨最小値は、n S =<1.25...2>の範囲で指定されます。