[发明专利]平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法

说明书

本发明的实施例提供了一种平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法，涉及轧钢厂技术领域。平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法包括：采用以下公式1，计算两条平行等长焊缝受平面扭矩最大应力：τ₁＝3M[√(l²+h²)]/[al(l²+3h²)]，其中，τ₁——最大应力，MPa；M——焊缝所受平面扭矩，Nmm；a——焊缝的有效焊接面宽度，mm；l——焊缝的有效焊接面长度，mm；h——两条平行焊缝的间距，mm。采用本发明所用推导方法可计算焊缝某处受平面扭矩最大应力，避免采用简化近似公式计算产生的较大误差，减少产生机械制造隐患，提高焊缝的安全系数，提高机械制造的设计水平。

技术领域

本发明涉及轧钢厂技术领域，具体而言，涉及一种平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法。

背景技术

目前，《机械设计手册》(2004年化学工业出版社出版，第1篇常用设计资料，第289页)中两条平行等长焊缝受平面扭矩最大应力采用简化近似公式计算：

τ₀＝M/[al(h+a)]，当h﹤﹤l时，τ₀＝M/(0.33al²)

其中，τ₀——简化近似公式算出的应力，MPa；

M——焊缝所受平面扭矩，Nmm；

a——焊缝的有效焊接面宽度，mm；

l——焊缝的有效焊接面长度，mm；

h——两条平行焊缝的间距，mm。

该公式推导过程如下：

al为焊缝的有效焊接面积，一条焊缝所受的扭力为alτ₀，故焊缝所受平面扭矩M＝alτ₀(h+a)，其中h+a为两条焊缝所受扭力之间的平均力臂。由此可得简化近似公式。从此推导过程可知，推导暗含一个前提假定：焊缝有效焊接面积内应力处处相等，因此，计算出的结果τ₀实际是焊缝所受的平均应力。

当h﹤﹤l时，τ₀＝M/(0.33al²)＝3M/(0.99al²)≈3M/(al²)。单条焊缝强度计算公式为τ＝6M/(al²)，两条焊缝叠加，即有τ＝3M/(al²)。因此，τ₀＝M/(0.33al²)可由单条焊缝强度计算公式变形而来。

如上，简化近似公式只能算出焊缝所受的平均应力，并不能计算焊缝某处受平面扭矩最大应力，不能指出焊缝最可能破坏的位置。根据焊缝弹性变形理论，不难推导出两条平行等长焊缝受平面扭矩最大应力精确计算公式。

与精确计算公式计算结果相比，在现场常用范围(l/h＝0.8～1.78)内，误差超过10％；当l/h＝3.8时，误差高达18％。并且在现场常用范围(l/h＝0.8～1.78)内，采用简化近似公式计算出的值比精确值小，意味着安全系数减小了10％以上，这无疑为机械制造领域埋下了隐患。

因此，有必要提出精确计算公式用于两条平行等长焊缝受平面扭矩时的最大应力计算，提高机械制造的设计水平。

发明内容

要解决的技术问题：目前采用简化近似公式计算误差大且安全系数低，而采用精确计算公式计算复杂。

为解决上述技术问题，本发明提供一种平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法，平行等长焊缝受平面扭矩最大应力计算方法包括：

采用以下公式1，计算两条平行等长焊缝受平面扭矩最大应力：