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溶接継手に加わる荷重の種類と溶接継手の強度 忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、溶接継手に加わる荷重の種類と溶接継手の強度 について述べます。



■溶接継手に加わる荷重
  溶接継手に負荷される荷重は、次の3種類に分類されます。
 (1)静的荷重:一定の荷重が使用する期間を通じて定常的に付加される
         荷重。タンクや建築構造物等に付加される荷重が相当し
         るます
         付加される荷重に変化があっても、その回数が少ない時
         や一時的なものである場合は静的荷重として考えます。
         
 (2)繰返し荷重:同程度の大きさの荷重が繰返して付加される場合をい
          います。運動する機械部品や走行する車体が受ける
          荷重で、使用期間を通じて数千万回に及ぶものをいい
          ます。繰返し荷重によって機械や構造物には疲れ破壊
          を生じます。
          静的に加わる荷重よりはるかに小さい荷重で破壊する
          ので注意が必要です。

 (3)衝撃荷重:負荷が加わる速度が著しく早い荷重。荷重が衝撃的に
         付加されると溶接された鋼構造物はぜい性破壊する場合
         があります。

         
■単純な溶接継手の静的強度
  溶着金属の静的強度は使用した溶接棒の種類、雰囲気の条件によって異
 なりますが、軟鋼の溶接では、母材と同程度の強度と考えます。

 (1)突合せ継手:突合せ溶接の場合は、溶着金属ののど厚を基準にとり、
          余盛りの部分は強度計算に含みません。
          肉厚が異なる部材の突合せ継手の場合は、薄い方の板
          厚をのど厚とします。
          
          溶接線に直角方向の引張荷重に対する静的破断強度は
          次式によります。
          
             P=fal
                  ここで、f;溶着金属の破断強度
                      a;溶着金属ののど厚
                      l;溶接線の長さ
  
 (2)すみ肉継手:T継手や重ね継手などで、すみ肉溶接された部分の強さ
          はすみ肉ののど厚によって決定されます。すみ肉の大き
          さは通常脚長で現されるが、のど厚は脚長の70%
          (=1/√2)に相当します。
          すみ肉溶接の場合も、余盛りや溶け込みは強度計算に含
          みません。但し、自動溶接で深い溶け込みが確実に得ら
          れるときは、設計強度計算の際、溶け込みを考慮して見
          かけののど厚を減らす場合もあります。
          すみ肉溶接の静的強度は、全面すみ肉と側面すみ肉で異
          なります。前面すみ肉の場合は、のど厚断面あたりの静
          的破断強度は突合せ溶接の90%位であるが、側面すみ
          肉溶接の静的破断荷重は、作用する荷重がせん断荷重に
          なるので、突合せ溶接の60%位の強度になります。

          
■すみ肉溶接継手の強度計算
  溶接継手は溶接構造物の形状の応じて色々な種類を取り得ます。従って、
 材料力学的に継手部分に発生する応力を計算して、その破壊強さを推定する
 必要があります。
  静的強度の検討では、通常ビード形状などの複雑さによって生じる部分的
 な応力集中は考えないで、平均応力のみを考えます。
  溶接部の応力計算はのど厚が基準となるが、すみ肉溶接継手に曲げが加わ
 る場合はのど厚断面45°だけ回転して、その位置で計算するのが慣習に
 なっています。

  これについては、詳細はブログで示すのは難しいので、別途今後開設予定
 のホームページで示そうと思います。
 
  
                         
                       
  
         
         
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