西南科技大学网络教育课程
C、求得各条焊缝所受的内力后，按构造要求(角焊缝的尺寸限制) 假定肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸，即可求出焊缝的计算长度：
lw1

N1
2
0.7h f
1
f
w f
lw2

N2
2 0.7h f
2
f
w f
h f 1 , lw1 －一个角钢肢背上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长
度；
h f 2 , lw2 －一个角钢肢尖上的侧面角焊缝的焊脚尺寸及计算长
f

N
0.7 f
h f lw

f
w f
1、当θ =0°时，只有NY，侧焊缝，β fθ =1 2、当θ =90°时，只有NX，端焊缝，β fθ = β f=1.22 3、当θ =0°～90°时，同时有NX和NY ，斜焊缝，
f
1
1
sin 2
3
结论：侧焊缝和端焊缝是斜焊缝的两个特例，公式可以统一。
（3）厚度方向的焊接应力： 焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触面散热较快而先 冷却结硬，中间后冷却而收缩受到阻碍，形成中间焊缝受拉，四 周受压的应力状态。
以上三种应力形成同号三向应力， 将大大降低连接的塑性。
焊接残余应力的分类
1、纵向焊接残余应力----指沿焊缝长度方向
西南科技大学网络教育课程
3、承受剪力与扭矩联合作用的角焊缝连接计算
假定： （1）、被连接构件是 绝对刚性的，角焊缝 是弹性的； （2）、被连接构件绕 角焊缝有效截面形心0 旋转，角焊缝任意一 点的应力方向垂直该 点与形心的连线，且 应力的大小与其距离 的大小成正比，方向 朝向扭矩方向。
西南科技大学网络教育课程

的应力。
焊缝纵向收缩引起的纵向焊接残余应力
2、横向焊接残余应力----垂直于焊缝长度方向且
平行于构件表面的应力
3、厚度方向的焊接残余应力----垂直于焊缝长度
方向且垂直于构件表面的应力。
焊接厚钢板时，焊缝与钢板接触面和与空气接触
面散热较快而先冷却结硬，中间后冷却而收缩受
到阻碍，形成中间焊缝受拉，四周受压的应力状

Ny Ae

Ny 2helw
西南科技大学网络教育课程
④ 焊缝的强度计算式：
f f
2

f
2

f
w f
当连接直接承受动力荷载作用时，取 f 1.0
对于工字梁（或牛腿）与钢柱翼缘的角焊缝连接，计算时通常假 定腹板焊缝承受全部剪力，而弯矩则由全部焊缝承受。
西南科技大学网络教育课程

Ne b
N3 2
2N
N3 2
西南科技大学网络教育课程
N1, N2 －角钢肢背和肢尖上的侧面角焊缝所分担的轴力；
e －角钢的形心距，
1, 2 －角钢肢背和肢尖焊缝的内力分配系数，设计时可
近似取
1

2 3
,
2

1 3
B、两面侧焊缝（a）， N3 0
N1 1N N2 2N
缝因冷却过快而产生裂缝。
hf min 1.5 tmax
① 自动焊的角焊缝 hf min 1.5 tmax 1 ② T形连接的单面角焊缝 hf min 1.5 tmax 1
③ 当焊件厚度 4mm 时，hfmin 与焊件同厚。
西南科技大学网络教育课程
（2）、最大焊脚尺寸 hfmax －避免烧穿较薄的焊件。
h f max 1.2tmin
对板件边缘（厚度为t1）的角焊缝应符合下列要求：
① 当t1 6mm时, h f max t1 (1 ~ 2)mm
② 当t1 6mm时, h f max t1
西南科技大学网络教育课程
（3）、焊脚尺寸的选择
h f min h f h f max

N
0.7 f
hf lw

f
w f
f
1
1
sin 2
3
NX N sin NY N cos
θ －作用力与焊缝长 度方向的夹角；
斜焊缝的强度增大系数，介于1.0～1.22之间，对直接承受动力荷
载结构中的焊缝，取β fθ =1.0。
西南科技大学网络教育课程
总结
通式：
及附近主体金属的疲劳强度。 5、对低温冷脆的影响：在厚板或具有交叉焊缝的情况下，将
产生三向焊接拉应力，阻碍了塑性变形的发展，增加了钢材 在低温下的脆断倾向。
焊接残余变形对结构性能的影响 导致构件的初弯曲、初扭曲、初偏心，受力时产 生附加的弯矩、扭矩和变形，使装配困难，从而 降低构件的强度和稳定的承载力。
5.减少焊接残余应力和残余变形的方法 (1)设计措施： 在满足构造要求的前提下，要尽量减少焊缝的数量和尺 寸，焊脚尺寸和长度，搭接角焊缝宜采用细长焊缝，不用 粗短焊缝，以避免焊接热量过于集中；焊缝尽可能对称布 置，连接尽量平滑；避免焊缝过分集中或多方向焊缝相交 于点，以免相交处形成三向受拉应力状态，使材料变脆， 为防止多方向焊缝相交，常采用使次要焊缝断开而主要焊 缝连续通过的构造；搭接连接中不应只采用正面角焊缝传 力；焊缝应布置在焊工便于施焊的位置，尽量避免仰焊。
① 扭矩T作用
T

T r Ip

T r Ix Iy
两个分量
Tx
T
sin

T r Ip
ry r

T ry Ix Iy
Ty
T
cos

T r Ip
rx r

T rx Ix Iy
② 剪力V在焊缝群引起的剪应力
Vy
③ A点合应力
V helw
度。
西南科技大学网络教育课程
D、L形围焊
N2 0
N3 2 2 N
N1 N N3
角钢端部的正面角焊缝的长度已知，可计算其焊脚尺寸：
hf 3

N3
2 0.7lw3 f
f
w f
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
五、斜角角焊缝的计算
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
4.7 焊接残余应力和焊接残余变形 1.原因
焊接应力（热应力）----钢材焊接时在焊件上产生局部高 温的不均匀温度场，高温部分钢材要求较大的膨胀伸长但 受到邻近钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力 ，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化。
西南科技大学网络教育课程
3、正面角焊缝受力复杂，正面角焊缝的破坏强度高于侧面角焊缝， 但塑性变形要差些。而斜焊缝的受力性能和强度值介于正面角焊 缝和侧面角焊缝之间。
西南科技大学网络教育课程
二、角焊缝及连接的构造要求
1、焊脚尺寸hf （1）、最小焊脚尺寸 hfmin－保证焊缝的最小承载能力，并防止焊
f
w f
f －沿焊缝长度方向的剪应力
f
w f
－角焊缝的强度设计值
西南科技大学网络教育课程
B、端焊缝（正面角焊缝）受轴心力作用
焊缝验算
f

0.7 f
N
hf
lw

f
w f
焊缝设计
N
hf
lw

0.7 f

f
w f
β f － 正面角焊缝的强度设计值增大系数。 对承受静力荷载和 间接承受动力荷载 的结构，β f=1.22； 对直接承受动力荷 载的结构，β f=1.0
Ty Vy f
2
Tx 2

f
w f
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
西南科技大学网络教育课程
总结：焊接连接的计算步骤 通过前面的讲述，总结焊接连接的计算步骤如下： （1）首先画出焊缝的计算截面； （2）计算焊缝或焊缝群的形心； （3）将焊缝所受外力等效简化到形心处，求得作用在焊缝 截面形心处的各内力分量； （4）求各内力分量在焊缝计算截面可能的危险点上引起的 应力分量，若该应力分量平行于焊缝长度方向，则为剪应 力性质；若该应力分量垂直于焊缝长度方向,则为正应力性 质。 （5）将各危险点同一方向上的各应力分量分别代数叠加后， 得到合成的应力代入公式验算其强度。
西南科技大学网络教育课程
2、角焊缝有效截面上的应力 3、直角角焊缝的计算
f f
2


2 f

f
w f
f
3 2
1.22
－正面角焊缝的强度增大系数。
（1）、正面角焊缝
f
N helw
f
f
w f
（2）、侧面角焊缝
f
N helw

f
w f
西南科技大学网络教育课程
2、焊缝计算长度 lw
（1）、焊缝计算长度 lw l 2 hf mm(无引弧板）
（2）、最小焊缝计算长度 lw 8hf , lw 40mm
（3）、最大焊缝计算长度
lw 60hf
西南科技大学网络教育课程
3、搭接连接的构造要求
（1）、搭接宽度 b / lw 1 b 16t(t 12mm)或190mm(t 12mm)
4.4 角焊缝的构造与计算
一、角焊缝的形式和强度
1、角焊缝的分类
定义：焊缝位于两个被连接板
件的边缘位置。
（1）、按焊脚间的夹角α 不同：