Obliczenia rozmiaru spoiny (standard amerykański)

Oprogramowanie oblicza rozmiar spoiny i rozmiar gardzieli spoiny dla wszystkich węzłów siatki na przecinającej krawędzi zakańczanej części w oparciu o poniższą procedurę.

1. Ustanowienie lokalnego Układu współrzędnych połączenia spawanego w każdym węźle.
2. Określenie bazowej grubości materiału t_b jako grubości siatki dla zakańczanej części.
3. Określenie obszaru spawu, A_w na jednostkę długości:
   • Spoiny jednostronne (SS): A_w = t_w, gdzie t_w jest gardzielą spoiny
   • Spoiny dwustronne (DS): A_w = 2 × t_w
4. Określenie wskaźnika wytrzymałości spoiny S_w na jednostkę długości:
   • Dwustronne spoiny pachwinowe: S_w = t_w x t_b
   • Dwustronne spoiny czołowe: S_w = (4 / 3) × (t_w ³ / t_b) – 2 × t_w ² + t_w × t_b
   • Jednostronne spoiny pachwinowe lub czołowe: S_w = t_w ² / 6
5. Obliczenie komponentów siły i momentu w oparciu o lokalny układ współrzędnych połączenia spawanego dla każdego węzła na przecinającej krawędzi zakańczanej. Dla spoin dwustronnych siły te należy podzielić przez 2 (obliczenia odnoszą się do jednostki długości spoiny, a nie do jednostki długości połączenia spawanego).
   • F_s = Siła ścinająca wzdłuż lokalnej osi U_s.
   • F_w = Siła ścinająca wzdłuż lokalnej osi U_w.

   • F_j = Siła normalna wzdłuż lokalnej osi U_j. Dodatnie wartości F_j oznaczają, że górna ściana zakańczanej skorupy jest ściskana.

   • M_w = Węzłowy moment zginający względem lokalnej osi spoiny U_w. Dodatnie wartości M_w oznaczają, że górna ściana zakańczanej skorupy jest w trakcji.

6. Obliczenie długości węzłowej L_n dla każdego węzła jako sumy ½ odległości od każdego przyległego węzła.

   

7. Obliczenie komponentów naprężenia na jednostkę długości w oparciu o długość węzłową dla każdego węzła:
   • f_s = (F_s / L_n) / A_w
   • f_w = (F_w / L_n) / A_w
   • f_j = (F_j / L_n) / A_w + ((M_w / L_n) / S_w)
8. Obliczenie wypadkowego naprężenia na jednostkę długości spoiny f_spoiny:
   • f_spoiny = sqrt ( f_s ² + f_w ² + f_j ²)
9. Rozwiązanie dla żądanej gardzieli spoiny t_w, dla każdego węzła na przecinającej krawędzi zakańczanej części poprzez ustawienie f_spoiny = f_dopuszczalne, gdzie f_dopuszczalne jest dopuszczalną wytrzymałością na ścinanie elektrody.
   Dopuszczalna wytrzymałość na ścinanie dla materiału elektrody jest obliczana jako: Wytrzymałość graniczna na ścinanie / współczynnik bezpieczeństwa. Projekty inżynieryjne regulowane określonymi kodami, muszą przestrzegać minimów i standardów wymaganych przez nie.
10. Obliczenie rozmiaru spoiny s w każdym węźle na przecinającej krawędzi zakańczanej części:
    • Jednostronne lub dwustronne spoiny czołowe: s = t_w
    • Jednostronne lub dwustronne spoiny pachwinowe 45^°: s = sqrt(2) × t_w