互垂於接合零件的平面負載的填角熔接

標準計算程序

1. 混合負載的一般解決方案

互垂於熔接平面的平面中的負載，會在熔接中產生抗拉應力或壓應力σ。

軸向力 F _Z 產生的法向應力

其中：

	F Z	軸向力 [N, lb]。
	A	熔接群組的喉深區域 [mm 2 、in 2 ]。

彎矩 M 產生的法向應力

其中：

	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12
	M	彎矩 [Nm, lb ft]
	r Y	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 y 軸線方向的距離 [mm, in]
	I	熔接群組對 x 中心軸線的慣性矩 [mm 4 、in 4 ]

總法向應力

σ = σ _F ± σ _M [MPa、psi]

其中：

	σ F	由軸向力 F Z 產生的正垂應力[N、lb]
	σ M	彎矩 M 產生的法向應力 [mm, in]

熔接平面中的負載會在熔接中產生剪切應力 τ：

剪力 F _Y 產生的剪應力

其中：

	F Y	剪力 [N, lb]
	A	熔接群組的喉深區域 [mm 2 、in 2 ]

扭矩 T 產生的剪應力

- 應力的 x 分量

- 應力的 y 分量

其中：

	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12
	T	扭矩 [Nm、lb ft]
	r X	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 y 軸線方向的距離 [mm, in]
	r Y	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 y 軸線方向的距離 [mm, in]
	J	熔接群組的極性慣性力矩 [mm 4 、in 4 ]

總剪應力

對於環形熔接：

對於其他熔接：

其中：

	τ XT	扭矩 T 產生的剪應力的 x 分量 [MPa, psi]
	τ Y	由剪切力 F Y ' 產生的剪切應力 [MPa、psi]
	τ YT	扭矩 T 產生的剪應力的 y 分量 [MPa, psi]

熔接調查點中的合成剪應力

其中：

	σ	總法向應力 [MPa, psi]
	τ	總剪應力 [MPa, psi]

2. 由彎曲力 F _Y 產生的負載

出於計算目的，彎曲力可以由作用於熔接平面的剪切力 F _Y 和作用於與熔接平面互垂的平面的彎矩 M 的合力取代。然後，可使用上述程序計算熔接中的應力。

彎矩是由以下公式定義的：

其中：

	F Y	剪力 [N, lb]
	e	折彎力力臂 [mm, in]
	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12

3. 由一般力 F _Y 產生的負載

出於計算目的，一般力 F 可以由與軸向力 F _Z 共同作用於熔接平面的剪切力 F _Y 和作用於與熔接平面互垂的平面的彎矩 M 的合力取代。然後，可使用上述程序計算熔接中如此定義的負載的應力。

負載的特定分量是由以下公式定義的：

- 彎矩

- 軸向力

F _Z = F cos ϕ [N、lb]

- 剪力

F _Y = F cos ϕ [N、lb]

其中：

	F	作用力 [N, lb]
	r F	與熔接群組重心相關的力臂 [mm, in]
	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12
	ϕ	作用力的方向角 [°]

比較應力法

1. 混合負載的一般解決方案

與標準計算方法相比，比較應力方法採用不同的方式計算作用於互垂於熔接平面的平面中的軸向力或彎矩產生的應力。一般情況下，填角熔接中的應力具有法向與切向分量。比較應力法基於熔接金屬的剪切強度低於抗拉強度這一事實。為了簡化計算，僅檢查熔接接合的剪應力。但計算方法與標準計算方法相同。使用的計算公式也類似。

互垂於熔接平面的平面中的負載：

軸向力 F _Z 產生的剪應力

其中：

	F Z	軸向力 [N, lb]。
	A	熔接群組的喉深區域 [mm 2 、in 2 ]。

彎矩 M 產生的剪應力

其中：

	M	彎矩 [Nm, lb ft]
	r Y	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 y 軸線方向的距離 [mm, in]
	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12
	I	熔接群組對 x 中心軸線的慣性矩 [mm 4 、in 4 ]

熔接平面中的負載：

剪力 F _Y 產生的剪應力

其中：

	F Y	剪力 [N, lb]
	A	熔接群組的喉深區域 [mm 2 、in 2 ]

扭矩 T 產生的剪應力

- 應力的 x 分量

- 應力的 y 分量

其中：

	T	扭矩 [Nm、lb ft]
	u	常數
		- 以公制單位計算時，u = 1000
		- 以英制單位計算時，u = 12
	r Y	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 y 軸線方向的距離 [mm, in]
	r X	調查熔接點與熔接群組重心之間沿 x 軸線方向的距離 [mm, in]
	J	熔接群組的極性慣性力矩 [mm 4 、in 4 ]

熔接調查點中的總剪應力

其中：

	τ XT	扭矩 T 產生的剪應力的 x 分量 [MPa, psi]
	τ Y	由剪切力 F Y ' 產生的剪切應力 [MPa、psi]
	τ YT	扭矩 T 產生的剪應力的 y 分量 [MPa, psi]
	τ Z	由剪切力 F Z 產生的剪切應力 [MPa、psi]
	τ ZM	彎矩 M 產生的剪應力 [MPa, psi]

2. 計算比較應力 σ _s

比較應力是從計算出的局部應力根據以下公式決定的。

而對於作用於熔接調查點上的應力的 x 分力 (與熔接方向互垂)，則套用公式 α _X = α ₃ 。反之套用 α _X = α ₄ 。同樣，對於垂直作用於熔接方向的應力的 y 分力，則套用公式 α _Y = α ₃ 或 α _Y = α ₄ 。

	τ XT	扭矩 T 產生的剪應力的 x 分量 [MPa, psi]
	τ Y	由剪切力 F Y 產生的剪切應力 [MPa、psi]
	τ YT	扭矩 T 產生的剪應力的 y 分量 [MPa, psi]
	τ Z	由剪切力 F Z 產生的剪切應力 [MPa、psi]
	τ ZM	彎矩 M 產生的剪應力 [MPa, psi]
	α 3	填角端熔接的熔接接合的換算係數 [-]
	α 4	填角端熔接的熔接接合的換算係數 [-]