Ch. 6 Tính toán ứng suất trong liên kết hàn - I (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn VVP Trang 1 V.1. Các loại ứng suất trong mối hàn Ứng suất pháp VVP Ứng suất pháp dọc trục đường hàn σII σII - ứng suất pháp, phát sinh trong mối hàn khi liên kết hàn chịu kéo (nén) dọc trục đường hàn. - Thường không tính đến khi phân tích liên kết chịu lực dọc trục đường hàn. Ứng suất pháp vuông góc với đường hàn Nhân tố ứng suất quan trọng nhất khi phân tích khả năng làm việc của liên kết hàn giáp mối. σ⊥ (K52 - Cơ khí - 2010) Thường được đề cập đến trong liên kết hàn góc (chữ T) chịu kéo hoặc chịu uốn. Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 2 V.1. Các loại ứng suất trong mối hàn Ứng suất tiếp VVP Ứng suất tiếp dọc trục đường hàn τII Nhân tố ứng suất quan trọng nhất khi phân tích khả năng làm việc của liên kết hàn góc (chữ T). Ứng suất tiếp vuông góc với trục đường hàn τ⊥ (K52 - Cơ khí - 2010) Thường xuất hiện trong kết cấu thép. Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 3 V.2. Kích thước tính toán liên kết hàn giáp mối V.2.1. Kích thước tính toán khi hàn ngấu hết chiều dày liên kết. VVP Lấy bằng chiều dày của vật hàn đối với liên kết hàn giáp mối. Khi hai chi tiết hàn giáp mối có chiều dày khác nhau, lấy bằng chiều dày của chi tiết mỏng hơn. Đối với liên kết chịu tải trọng động và chênh lệch chiều dày vượt quá 3mm thì phải có biện pháp xử lý đặc biệt trước khi hàn. DIN 18000-1 (với chênh lệch chiều dày không quá 10mm) (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 4 V.2. Kích thước tính toán liên kết hàn giáp mối V.2.1. Kích thước tính toán khi hàn ngấu hết chiều dày liên kết. VVP Chiều dài đường hàn được lấy bằng chính chiều dài đoạn hàn hoặc bề rộng của chi tiết. Trong trường hợp có xử dụng tấm công nghệ thì chiều dài đường hàn chỉ được lấy bằng bề rộng của chi tiết (tấm) hàn. (chiều dài đường hàn) (Tấm công nghệ) (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 5 V.2. Kích thước tính toán liên kết hàn giáp mối V.2.2. Kích thước tính toán khi hàn không ngấu hết chiều dày liên kết. VVP (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 6 V.3. Kích thước tính toán liên kết hàn góc Chiều dày tính toán của mối hàn góc (a) Mặt lồi Mặt phẳng VVP Mặt lõm Chú ý: Trong trường hợp mặt cắt ngang là tam giác không cân Lấy b : h = 2 : 1 Lấy z1 : z2 = 2 : 1 (nếu dùng kích thước chân mối hàn) (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 7 V.3. Kích thước tính toán liên kết hàn góc Kích thước tính toán mối hàn góc tối thiểu.(min a) VVP Khi thiết kế kết cấu hàn, kích thước cạnh mối hàn góc không được nhỏ hơn giá trị quy định trong tiêu chuẩn. DIN 18 800-1 DIN 6700 Ril 804 - Kết cấu thép - Xây dựng và đường sắt - Cầu đường sắt min a = 2,0 mm min a = 3,0 mm min a = 3,5 mm Ngoài ra, căn cứ theo các các lý do liên quan đến công nghệ hàn, có thể áp dụng công thức sau: Áp dụng được cho tấm thép có chiều dày tối đa 30mm Kích thước tính toán mối hàn góc tối đa.(max a) Không vượt quá 0,7 lần chiều dày tấm có chiều dày nhỏ hơn. (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 8 V.4. Các công thức xác định ứng suất trong liên kết hàn Xác định từng thành phần ứng suất tương ứng với tải trọng. VVP Diện tích mặt cắt danh nghĩa Ứng suất do lực dọc hoặc lực ngang (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 9 V.4. Các công thức xác định ứng suất trong liên kết hàn Xác định từng thành phần ứng suất tương ứng với tải trọng. VVP Ứng suất do Mômen uốn My Công thức dùng để tính mômen quán tính bậc II (Iw,y) của mối hàn góc. af = cạnh mối hàn tại cánh dầm. aw = cạnh mối hàn tại bụng dầm (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 10 V.4. Các công thức xác định ứng suất trong liên kết hàn Xác định từng thành phần ứng suất tương ứng với tải trọng. VVP Ứng suất do lực cắt Vz Trường hợp đường hàn không liên tục: (K52 - Cơ khí - 2010) Iy = Mômen quán tính bậc II của tổng diện tích mặt cắt ngang mối hàn. [cm4] Sy = Mômen quán tính tĩnh (bậc I) (Af . z) [cm3] Af = Diện tích mặt cắt ngang của cánh dầm [cm2] Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 11 V.4. Các công thức xác định ứng suất trong liên kết hàn Tổ hợp ứng suất. VVP Thành phần ứng suất do nhiều loại tải trọng gây ra được xác định theo nguyên lý cộng tác dụng. Ứng suất pháp σ⊥ do lực dọc trục và mômen uốn. Ứng suất tiếp τ⊥ hoặc τII do lực cắt hoặc mômen xoắn. Giá trị ứng suất tương đương dùng để đánh giá độ bền của liên kết hàn là tổ hợp ứng suất thành phần và được tính theo công thức sau: Ứng suất tương đương (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 12 Bài tập áp dụng BT-1: Thể hiện các thành phần ứng suất trong liên kết hàn giáp mối ? (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn VVP Trang 13 Bài tập áp dụng BT-2: Thể hiện các thành phần ứng suất trong liên kết hàn góc ?VVP (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 14 Bài tập áp dụng BT- 3: Xác định ứng suất tương đương σw,v với các thành phần sau ? VVP Lời giải sử dụng phương pháp dựng hình: Lời giải giải tích: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 15 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. VVP Thông số đầu vào: - Giá trị lực F = 30,0 kN. - Vật liệu : Thép S235 - Mối hàn chữ T hai phía. - Cạnh mối hàn: a = 5 mm Yêu cầu: Xác định ứng suất trong mối hàn khi: a) α = 0o, b) α = 45o, c) α = 90o, (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 16 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP a) Khi α = 0o - Nội lực: - Thuộc tính của tiết diện chịu lực: - Ứng suất trong mối hàn: - Ứng suất tương đương: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 17 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP b) Khi α = 45o - Nội lực: - Thuộc tính của tiết diện chịu lực: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 18 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP b) Khi α = 45o - Ứng suất trong mối hàn: Do lực kéo: Do mômen uốn: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 19 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP b) Khi α = 45o - Ứng suất trong mối hàn: Do lực cắt: - Ứng suất pháp tổng: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 20 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP b) Khi α = 45o - Ứng suất tương đương trong mối hàn: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 21 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP c) Khi α = 90o - Nội lực: - Thuộc tính của tiết diện chịu lực: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 22 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP c) Khi α = 90o - Ứng suất trong mối hàn: Do mômen uốn: Do lực cắt: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 23 Bài tập áp dụng BT- 4: Liên kết bản mã đỡ trục. Lời giải VVP c) Khi α = 90o - Ứng suất tương đương trong mối hàn: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 24 Bài tập áp dụng BT- 5: Liên kết gối đỡ dầm Côngxon. VVP Thông số đầu vào: - Giá trị lực F = 350 kN. - Vật liệu : Thép S235 - af = 10 mm; aw = 6 mm Yêu cầu: Xác định ứng suất trong mối hàn (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 25 Bài tập áp dụng BT- 5: Liên kết gối đỡ dầm Côngxon. VVP Lời giải: - Nội lực: - Thuộc tính của tiết diện chịu lực: - Ghi chú: St mối hàn tại bụng dầm Fl mối hàn tại cánh dầm (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 26 Bài tập áp dụng BT- 5: Liên kết gối đỡ dầm Côngxon. Lời giải: VVP - Ứng suất trong mối hàn: Do mômen uốn: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 27 Bài tập áp dụng BT- 5: Liên kết gối đỡ dầm Côngxon. Lời giải: VVP - Ứng suất trong mối hàn: Do lực cắt: - Ứng suất tương đương trong mối hàn: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 28 Bài tập áp dụng BT- 6: Dầm hàn chữ I. VVP Thông số đầu vào: - hai lực phân bố (q & g). - Vật liệu : Thép S235 - a = 6 mm Yêu cầu: Xác định ứng suất trong mối hàn (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 29 Bài tập áp dụng BT- 6: Dầm hàn chữ I. Lời giải: VVP - Nội lực: - Thuộc tính của tiết diện chịu lực: (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 30 Bài tập áp dụng BT- 6: Dầm hàn chữ I. Lời giải: VVP - Ứng suất trong mối hàn: - Ứng suất tương đương (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 31 Homework VVP Exe – 1: Yêu cầu: 1. Xác định các ứng suất thành phần của mối hàn? 2. Xác định ứng suất tương đương? (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 32 Homework VVP Exe – 2: Yêu cầu: 1. Xác định các ứng suất thành phần của mối hàn? 2. Xác định ứng suất tương đương? (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 33 Homework VVP Exe – 3: Yêu cầu: 1. Xác định các ứng suất thành phần của mối hàn? 2. Xác định ứng suất tương đương? (K52 - Cơ khí - 2010) Chương 6 – Tính toán ứng suất cho liên kết hàn Trang 34