Приклад проектування зварного стикового з’єднання.

Завдання – спроектувати стикове зварне з’єднання (визначити потрібну довжину шва в залежності від сили) стержня таврового профілю з косинкою, навантаженою силою Р, кН (рис.1.63). Матеріал – Ст 3, товщина косинки = 5 мм, кут  = 45, відстань е = 300 мм.

Рис. 1.63

Якщо задані параметри навантаження, то проектування з’єднання полягає у призначенні способу зварювання і визначенні розмірів зварного шва –його ширини та довжини.

Рішення.

1. Враховуючи марку матеріалу, його товщину — вибираємо дугове механізоване зварювання у середовищі вуглекислого газу за ГОСТ14771-76 і згідно стандарту на цей спосіб призначаємо тип з’єднання С1(тобто його ширину).

2. Визначаємо довжину зварного шва в залежності від значення сили Р, виходячи з умови міцності. Для складання умови міцності потрібно зробити аналіз напруженого стану в перерізі металу шва. Розкладаємо силу Р на складові:

Р_x = P sin ; P_y = P cos .

Розглянемо дві точки шва – А і В. (рис. 1.64.).

Рис. 1.64 Напружений стан в металі зварного шва.

В точці А від дії сили Р_х виникають нормальні напруження . Від дії сили P_y в цій точці з’являться дотичні напруження і нормальні напруження  _м від моменту М = Р_yе. (рис. 1.64, а). Аналогічна ситуація в точці В окрім того, що напруження від моменту діятимуть у протилежному напрямку(рис. 1.64, б). Порівнюючи напружений стан в точках А і В робимо висновок, що руйнування ймовірніше в точці А (нормальні напруження додаються).

Оскільки в перерізі шва одночасно діють нормальні і дотичні напруження, умову міцності складаємо за еквівалентними напруженнями:

.

Визначаємо складові напруженого стану:

Рис. 1.65

Підставляючи вихідні дані і приймаючи для сталі марки Ст3 граничні напруження , розв’язуємо умову міцності відносно l_ш в залежності від значення сили Р. (рис. 1.65)