§5-4 焊缝实用计算
一、焊接的基本概念
焊接是金属连接的主要方法，是金属结构制造过程中应用最广、效率最高的一种联接技术。它已成为现代工业生产中的一种重要的金属加工工艺。据工业发达国家统计，每年需焊接加工后使用的钢材就占钢总产量的45％左右。焊接还可用于有色金属和特种金属的连接。因而在各个工业部门焊接都获得广泛应用。
焊接的实质是利用局部加热或加压，或既加热又加压的方法，使被连接处的金属熔化或达到塑性状态，促成金属间的原子相互渗合并接近到金属晶格距离，完全依靠原子间的结合力把分离的金属构件连接起来。
焊接方法基本上可分为熔化焊、固相焊和钎焊三大类。焊接的一个显著特点是采用高度集中的瞬时热输入，由于在加热和冷却过程中材料受约束而产生塑性变形，焊后结构中将留存下永久性的非协调应变，从而产生相当大的残余应力和变形。常见的焊接变形有收缩变形、弯曲变形、波浪变形和角变形等。本小节的内容，不考虑焊接过程产生的残余应力和变形，只分析焊接后的连接件受外力作用后，在其焊接部分应力的实用计算。
二、焊接实用计算
焊缝形式一般分为侧焊缝和端焊缝两种。如图5-18(a)所示的侧焊缝主要承受剪切变形，对其进行强度校按时，通常是认为有沿焊缝的最窄处n-n剪断的趋势，此最窄截面与焊缝底面成450角，且认为在受剪面上剪应力均匀分布。所以侧焊缝的剪应力强度条件为：
?? (5-11)
式中[τh]为焊缝的许用剪应力，Ak为焊缝受力计算面积，hf为贴角焊缝的厚度，lf为焊缝的计算长度，它等于焊缝的实际长度减去2hf，即
FsFF???[?h]oAhhfcos45?lf0.7hflflf?2(l?2hf)
F
(5-12)
F
F
F
(a) 侧焊缝 (b) 端焊缝
图5-18 两种焊缝形式
对图5-18(b)所示的端焊缝，实验证明破坏发生在n-n截面上。破坏面n-n与拉伸方间成一角度，此面既处于剪应力作用下，又处于正应力作用下。端焊缝内的应力分布极为复杂、不过通常还是认为沿n-n剪断，仍采用式(5-11)计算焊缝强度，采用式(5-12)计算焊缝的总计算长度。
例5-6 图5-18(a)中，①若板的厚度hf＝15mm，焊缝的长度l＝120mm，焊缝的许用剪应力[τh] =100MPa，确定能够承受的最大载荷。②若板的厚度hf＝8mm，承受的载荷F=150kN，焊缝的许用剪应力[τh] =110MPa，求搭接焊缝的长度l。
解：(1) 根据焊缝的剪切强度条件，有：
??由此可得：
F?[?h]?100?106Pa2?0.7?15?(120?30)
(2) 根据焊缝的剪切强度条件，有：
F?191kN
由此可得；
150?103???110?106Pa?60.7?8?l1?10
lf?244mm
由于
lf?2(l?2hf)，所以：
1244l?lf?2hf??2?8?138mm22
焊缝实用计算
