弯矩或扭矩作用下环形角焊缝的强度计算

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1、第%/卷!第)期!!!!!!!!!西南石油学院学报!!!!!!!!!6780%/!270)!%##)年!"#月!!!!!!!97:;<=87>?7:@ABCD@EC@;78C:3F

2、公式的来历，也未给出其使用范围。用理论分析了这两个近似公式进行，对其来历进行了推导，通过精确计算与近似计算的误差分析，给出了环形角焊缝在弯矩或扭矩作用下强度计算近似计算公式的适用范围与使用条件。关键词：弯矩；扭矩；环形角焊缝；强度验算；近似公式；误差分析；适用范围中图分类号：+,’-"!!!!!!!!!文献标识码：.引!言由武汉工业大学出版社出版，中国土木工程学会教育工作委员会推荐的土木工程系列教材，是"--*年/月教育部颁布新的普通高等学校本科专业目录后的第一套新版、新规范教材，由魏明忠教授主编的《钢结构》是其中的一本。该教材是全国推荐的优秀教材，在该教

3、材第’*页中的例题’0)和第’-页中承受扭矩的焊接联接问题中，有两个关于角图"!钢管柱与钢底板焊接连接焊缝的近似计算公式，由于没有给出其来历，在规范［&］中也没有这两个近似计算公式，为了更好地教学，也是为了工程设计计算的需要，笔者对这两个近似计算公式进行了仔细研究，并给出了适用条件。"!弯矩作用环形角焊缝的强度计算"0"!问题的来源图%!焊缝有效截面图在文献［"］中第’*页的例题’!)中，给出了这样一个例题：试验算如图"所示钢管柱与钢底板连在焊缝的有效截面上，"和%各产生垂直于焊接的角焊缝。图中内力均为设计值，其中，轴力"#%*#12，剪力$#%"%12，

4、弯矩%#"&12·3，焊脚缝一个直角边方向的应力尺寸#*33，钢材为4%’)，手工焊，焊条为5(’型。""%%!’#!!（"）!’#!!（%）在问题的求解前，首先绘制焊缝的有效截面图，()*+,-偏安全地取环形焊缝的外径为管道的外径（如图%而$产生垂直于另一直角边方向的应力所示），焊缝同时承受轴心力"、弯矩%及剪力$作$$!’#（’）用，焊缝有效截面上的应力分布如图’所示，可知，&()*+点为最危险点。其中：偏安全地取焊缝计算长度*+#!.，.为管道外!收稿日期：%##($#-$%"作者简介：董事尔（"-&’$），男（汉族），四川渠县人，硕士，主要从事力学

5、与结构工程研究。()西南石油学院学报"""""""""""""""""""#%%’年径。够，因此，近似计算一定要有条件，当舍去第二项后，就得到惯性矩的近似计算公式。$%!"误差分析(!$1()设$，则.$（规范规定，在直角角焊.1%%*［)］缝中，($%%*(!），设近似计算的惯性矩用+2-表示，精确计算的惯性矩用+-表示，则&$!(!!)1+2-$!().$()（+）((%%*!###!().!(（)’./&.()"&()）+-$/$($)&!(!#)111$)[#()/’()"&()/&]（$%）图!"应力分布图%%*%%*%%*令此种受力状态较为少见

6、，为了便于使用角焊缝+2-1!#$$#（）3!+-%%*!###强度计算的基本公式（）"!!,!!，可略偏安!#!"![#(1)/’(1)"&(1)/&]（$$）全地取正面角焊缝强度增大系数"!$$%%，而按各%%*%%*%%*［$］对于弯矩’产生的弯曲正应力，按近似公式方向应力的合应力进行计算。因此（+）计算的结果用!2表示，按精确公式（$%）计算的&’&’!!$!!"!!$"（&）结果用!表示，分别表示为()*#+#,,’’!!$!!$（’）!2$+2$（$#）()*#-#+-在!’的计算过程中，文献［$］采用了一种简化’’!!$$（$!）计算公式，即

7、近似地认为惯性矩+为+-+--$通常，..(!，，在本例中，.3(!$#*%&，#$!+-$!().（)）$%%)*，即!$$%%)*!2，即近似计算值比精确计算小(按照材料力学中有关惯性矩的计算，则+应为)%*4，在计算过程中，由于已经略偏安全地取角焊-［)］!.&缝强度增大系数"!$$%%（规范规定为$%##），偏&+-$（$/#）（*）)&安全地取焊缝计算长度*#$!.，因此，笔者认为，按./#()近似公式（)）计算时，产生的误差是可以接受的。其中，#$。那么，式（)）又是如何推导来的？.式（)）与式（*）相差多少呢？在什么情况下可以用#"扭矩作用环

8、形角焊缝的强度计算（)）代替式（*）？文献［$/’］中均没有来源，