Стандартная процедура расчета

1. Обобщенное решение для комбинированной нагрузки

Нагрузка в плоскости, перпендикулярной плоскости шва, вызывает в шве растягивающее или сжимающее напряжение σ.

Нормальное напряжение от осевого усилия FZ

Где:

	FZ	осевое усилие [Н, фн].
	A	площадь сварочной группы [мм2, д2].

Нормальное напряжение от изгибающего момента M

Где:

	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12
	M	изгибающий момент [Нм, фунт фут]
	rY	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д]
	I	момент инерции сварочной группы относительно нейтральной оси X [мм4, д4]

Полное нормальное напряжение

σ = σF ± σM [МПа, фн/кв.дюйм]

Где:

	σF	нормальное напряжение от осевого усилия FZ [Н, фунт]
	σM	нормальное напряжение от изгибающего момента M [мм, д]

Нагрузка в плоскости шва вызывает в шве напряжение сдвига τ:

Напряжение среза от усилия среза FY

Где:

	FY	усилие среза [Н, фн]
	A	площадь сварочной группы [мм2, д2]

Напряжение среза от крутящего момента T

- компонент X напряжения

- компонент Y напряжения

Где:

	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12
	T	крутящий момент [Нм, фн фт]
	rX	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д]
	rY	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д]
	J	полярный момент инерции сварочной группы [мм4, д4]

Полное напряжение среза

для кругового сварного шва:

для других сварных швов:

Где:

	τXT	компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]
	τY	напряжение сдвига, вызываемое силой сдвига FY' [МПа, фн/кв.дюйм]
	τYT	компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]

Результирующее напряжение среза в исследуемой точке сварного шва

Где:

	σ	полное нормальное напряжение [МПа, фунт/кв.дюйм]
	τ	полное напряжение среза [МПа, фунт/кв.дюйм]

2. Нагрузка от изгибающего усилия FY

В расчетах изгибающее усилие может быть заменено комбинацией усилия среза FY, действующего в плоскости шва, и изгибающего момента M, действующего в плоскости, перпендикулярной плоскости шва. После этого напряжение в шве может быть рассчитано с помощью описанной выше процедуры.

Изгибающий момент определяется по формуле:

Где:

	FY	усилие среза [Н, фн]
	e	плечо изгибающего усилия [мм, д]
	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12

3. Нагрузка от произвольного усилия FY

В расчетах произвольное усилие F может быть заменено комбинацией усилия среза FY, действующего в плоскости среза с осевым усилием FZ, и изгибающего момента M, действующего в плоскости, перпендикулярной плоскости среза. Затем с помощью описанной выше процедуры рассчитывается напряжение в шве.

Отдельные компоненты нагрузки определяются по формулам:

- изгибающий момент

- осевое усилие

FZ = F cos φ [Н, фунт]

- усилие среза

FY = F cos φ [Н, фунт]

Где:

	F	действующая сила [Н, фн]
	rF	плечо силы относительно центра масс сварочной группы [мм, д]
	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12
	φ	угол приложения действующей силы [°]

Метод сравнительной оценки напряжений

1. Обобщенное решение для комбинированной нагрузки

По сравнению со стандартным методом расчета, метод сравнения напряжений является альтернативой для расчета напряжений от осевого усилия или изгибающего момента, действующего в плоскости, перпендикулярной плоскости шва. Обычно напряжение в сварных швах имеет нормальную и тангенциальную компоненты. Метод сравнения напряжений основывается на том факте, что прочность материала шва на сдвиг меньше прочности на растяжение. Чтобы упростить расчет, сварные соединения проверяются только на напряжения среза. В деталях же расчетный метод не отличается от стандартного. Расчетные формулы также аналогичны.

Нагрузка в плоскости, перпендикулярной плоскости шва:

Напряжение среза от осевого усилия FZ

Где:

	FZ	осевое усилие [Н, фн].
	A	площадь сварочной группы [мм2, д2].

Напряжение среза от изгибающего момента M

Где:

	M	изгибающий момент [Нм, фунт фут]
	rY	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д]
	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12
	I	момент инерции сварочной группы относительно нейтральной оси X [мм4, д4]

Нагрузка в плоскости шва:

Напряжение среза от усилия среза FY

Где:

	FY	усилие среза [Н, фн]
	A	площадь сварочной группы [мм2, д2]

Напряжение среза от крутящего момента T

- компонент X напряжения

- компонент Y напряжения

Где:

	T	крутящий момент [Нм, фн фт]
	u	постоянная
		- при расчете в метрических единицах u = 1000
		- при расчете в британских единицах u = 12
	rY	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси Y [мм, д]
	rX	расстояние между исследуемой точкой и центром масс сварочной группы по оси X [мм, д]
	J	полярный момент инерции сварочной группы [мм4, д4]

Полное напряжение среза в исследуемой точке сварного шва

Где:

	τXT	компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]
	τY	напряжение сдвига, вызываемое силой сдвига FY' [МПа, фн/кв.дюйм]
	τYT	компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]
	τZ	напряжение среза от сдвигающего усилия FZ [МПа, фн/кв.дюйм]
	τZM	напряжение среза от изгибающего момента M [МПа, фн/кв.дюйм]

2. Расчет для сравнения напряжений σs

Сравнение напряжений определяется по частным напряжениям согласно формуле.

при этом для компонента X напряжения, действующего в исследуемой точке шва перпендикулярно его направлению, применяется формула αX = α3. В противном случае αX = α4. То же справедливо для компонента Y напряжения, действующего перпендикулярно направлению шва: αY = α3 или αY = α4

	τXT	компонент X напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]
	τY	напряжение сдвига, вызываемое силой сдвига FY' [МПа, фн/кв.дюйм]
	τYT	компонент Y напряжения среза от крутящего момента T [МПа, фн/кв.дюйм]
	τZ	напряжение среза от сдвигающего усилия FZ [МПа, фн/кв.дюйм]
	τZM	напряжение среза от изгибающего момента M [МПа, фн/кв.дюйм]
	α3	коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва [-]
	α4	коэффициент преобразования сварного соединения для углового шва [-]