Требуемый минимальный запас прочности сварного соединения со статической нагрузкой n s представляет собой отношение допустимого напряжения к пределу текучести материала соединения: n S = S Y / σ Al или n S = S Y / τ Al .
Требуемый уровень запаса прочности сварного соединения зависит от метода и качества сварки (форма и обработка поверхности сварки, наличие окантовки, однородность сварки, глубина проплавления и т.п.), эксплуатационных условий, требований к надежности соединения, а также потенциальной угрозы для жизни при разрыве сварного шва. При задании значения запаса прочности также необходимо учесть множество других факторов.
В процедурах расчета не учитывается возможность неожиданного хрупкого разрушения и изменения механических свойств материала из-за температуры и остаточного напряжения. Рассчитывается лишь номинальное напряжение в определенном сечении при заданной нагрузке. Значения коэффициента концентрации напряжения и внутренние напряжения не учитываются. При задании требуемого минимального запаса прочности сварного соединения следует принять во внимание все эти факты.
При задании запаса прочности необходимо продумать, какой метод расчета будет использоваться. Существует два метода расчета запаса прочности для статически нагруженного сварного шва.
Стандартная процедура расчета
Допустимая нагрузка сварного шва сравнивается с нормальным напряжением, напряжением среза сварного шва или результирующим уменьшенным напряжением для выяснения соответствия шва предъявляемым требованиям. Сравнение производится в соответствии с типом сварного шва и способом нагрузки. Очевидно, что требуемый запас прочности сварного шва зависит от типа и направления напряжения. Также необходимо задавать различные запасы прочности для различных типов, форм и видов сварных швов и для разных комбинаций нагрузки. В представленной ниже таблице даны рекомендуемые значения минимального запаса прочности для разных типов сварного шва.
|
Тип сварного шва, метод нагрузки |
n S |
|
Стыковой сварной шов, нагрузка силой растягивания |
1.6 ... 2.2 |
|
Стыковой сварной шов, нагрузка изгибом |
1.5 ... 2.0 |
|
Стыковой сварной шов, нагрузка стандартной силой сдвига (среза) |
2.0 ... 3.0 |
|
Стыковые сварные швы с нагрузкой |
1.4 ... 2.7 |
|
Угловой сварной шов, нагрузка в плоскости соединения деталей |
2.0 ... 3.0 |
|
Угловой сварной шов, пространственная нагрузка |
1.4 ... 2.7 |
|
Электрозаклепки и швы с разделкой кромок |
2.0 ... 3.0 |
|
Электрозаклепка, нагрузка стандартной силой сдвига (среза) |
1.6 ... 2.2 |
|
Электрозаклепка, нагрузка при разрыве |
2.5 ... 3.3 |
Метод сравнения напряжений
Сравнение допустимой нагрузки сварного шва с вспомогательным относительным напряжением. Относительное напряжение вычисляется из рассчитанных частичных напряжений с помощью коэффициентов преобразования сварного соединения. При расчете запаса прочности учитываются воздействия различных типов напряжения в сварном соединении на его запас прочности. Для сварного шва любого типа и формы и произвольной комбинированной нагрузки необходимо только одно общее значение запаса прочности. Рекомендуемый диапазон минимальных значений запаса прочности n S =<1,25...2>.