焊缝扭转应力计算

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1、焊缝计算ⅢIWE-3/3.39/61、扭曲扭曲—构件横截面在扭矩的作用下相对轴线而产生的转动变形。MT=扭矩S=弧长l=两个截面间的距离r=圆截面的半径γ=滑移G=滑移模数图1扭曲单位转角：当l=1时，两个截面的相对转动位移。S=γ·l=r·扭曲角：当距离为l时两个截面的相对转动位移。=·l[rad]扭矩MT：当作用力偏离剪力中心时，则将产生扭矩。剪力中心：构件上不产生扭矩的剪力作用点。也称弯曲中心M。图2剪力中心2、截面形状2.1按几何形状分类1）单轴对称截面剪力中心点位于对称轴上。图3单轴对称截面（弯心M不与重心S重合）http://www.wtiharbin.co

2、m哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊缝计算ⅢIWE-3/3.39/61）双轴对称截面重心与剪心点重合t=恒定图4双轴对称截面2）一个直角构件的组成的截面剪心M位于型钢相互垂直构件中心线的交点处。图5直角构件的弯心与重心2.2按在扭曲作用下的状态分类当构件承受扭曲应力作用时，根据其截面形状不同，有时在被扭曲的同时还会产生挠曲变形。“挠曲变形与截面形状相关”下述截面形状为抗挠曲截面：—园截面及园环形截面；—正方形空心截面（壁厚相等）；—矩形空心截面（t1/t2=l1/l2）；—由两个窄条组成的单轴对称截面，其

3、中心线交于一点图6抗挠曲截面http://www.wtiharbin.com哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊缝计算ⅢIWE-3/3.39/6非抗挠曲截面：图7非抗挠曲截面3、扭曲的种类3.1纯扭曲—截面可不受阻碍地被扭曲—仅产生“一次”剪应力3.2扭力扭曲（约束扭曲）—截面不能不受阻碍地被扭曲，受扭截面不再满足平面变形——产生翘曲变形！—除“一次”剪应力外，产生“二次应力”和jMe4、截面上的应力本条件下进行应力计算时应满足下述先决条件：a）在整个构件的长度上横截面相同。b）在构件长度上及端部没有扭曲阻

4、碍。c)作用在构件端部截面上的扭矩与截面边缘成正切；d)在构件上的一定区域内扭矩保持恒定。http://www.wtiharbin.com哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊缝计算ⅢIWE-3/3.39/6剪应力的分布及大小在讨论非园形和园环形截面上的剪应力分布状态时，先拟定两种模拟分布状态：—皂膜式分布状态—潮流式分布状态在本部分我们只讨论“潮流式”分布状态。所谓的“潮流式”分布状态指的是剪应力在构件的横截面如不可压缩，没有摩擦的液体流动的状态分布，其中“潮流线”表示剪应力状态，而“流动速度”则表示剪应力

5、的大小。—皂膜式分布状态—潮流式分布状态图8剪应力的分布4.1开放式截面的应力计算应力的公式：[弧度]对于一些比较重要的截面形状可按魏伯（Weber）公式计算IT和WT，例如：简单的矩形截面：IT=α·l·t3WT=β·l·t2图9矩形截面对于较窄的矩形（l∶t＞15）可取α=β=0.333。惯性矩和阻力矩可按下述公式计算：IT=[cm4]WT=·[cm3]http://www.wtiharbin.com哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊缝计算ⅢIWE-3/3.39/6轧制型材的修正系数η表1轧制型材的修

6、正系数型材系数η0.99–1.01.121.304.2封闭式空心截面的应力在考虑到实际条件下，可按布莱特（Bredt）公式计算构件上的扭矩：（1.布莱特公式）扭曲惯性矩可按下述公式通过计算单位扭曲转角来求得：（2.布莱特公式）[cm4]对于等厚度闭口空心截面：参考材料力学ppt第三章39、40封闭式截面：[kN/cm2]WT=2Amtmin[cm3]对于矩形薄壁u≈2（h+b）；对于圆形薄壁u=πd（周长）这里d为中径！http://www.wtiharbin.com哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊缝计

7、算ⅢIWE-3/3.39/6Am是剪力作用的面积，即图中阴影线部分.图11箱形梁举例：构件长度l=5米，扭矩MT=4.4kNm图12例图参考答案：扭矩MT=4.4kNm=4.4×102kNcm构件长度l=500cmtmin=6mm=0.6cmAm=60×30cm2得出τ=MT/2×Am×tmin=4.4×102/(2×1800×0.6)kN/cm2=203.7N/cm2≈2N/mm2=2MPahttp://www.wtiharbin.com哈尔滨焊接技术培训中心WTIHarbin2006-IWE主课程结构版权归哈尔滨焊接技术培训中心所有焊