探討：結構件的焊縫強度你是怎么算的

autosand

探討一下，大型焊接結構件的焊縫強度你是怎么算的？
很多人給的焊縫大小是，雙面焊縫取板材厚度的0.6-0.7倍，單面焊縫取板材厚度的0.8倍，
% ^' O2 F. J" u但是焊縫強度你是怎么算的，超過許用應力嗎？

補充內容 (2013-3-24 20:20):
哥們正在研究，搞明白了開講壇；再強調是計算焊縫強度
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+ q/ [% P2 c* }! @5 I補充內容 (2013-3-26 09:04):
2樓的太深了，那是大師水平；11樓的介紹適用于我們普通工程師

2266998

大結構的焊接，是個挺麻煩的事情，考慮的方面很多，幾句話說不很清楚，

: s3 C# q0 O8 \1 D/ H' b  w' b說說俺怎么玩吧，我因為玩這個，也說不上有多大體會，湊合說句吧，

8 Q/ B2 Y: p! D7 s4 e首先是鋼板，同樣強度級別的板子，有在線熱處理的板子，有后期淬火的板子，有特殊拉伸以后提高強度的板子，還有各種微合金化處理的板材，米國標準，德國、意大利等的差異都很大，總之，種類非常多，但無論說什么，必須先清楚基礎材料，這個糊涂了，往下玩不了，一團漿糊，我這類資料，有半米高，各國的都有，我還玩軋鋼，包括寬板，每次玩這些大結構，首先花半天討論鋼板，用誰的？

再就是焊條、焊絲，這個要特別清楚，牽扯熔池合金化與凝固順序問題，凝固不搞清楚了，沒法考慮殘余應力，
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其它還有焊劑這些東西，

9 [' G$ c' y9 ]0 k6 z設計的時候，粗計算可以按材料力學，有扭轉的，我早年按剪力流封閉與流線分布，現在也用有限元，但有限元的邊界計算有毛病，

再就是計算‘躲焊縫’，高應力點不能有焊縫，否則怎么計算都不準確，把焊縫放在次要點位置，

按應力計算配置焊縫強度，有些要升強度，有些要降強度，降強度的時候比較多，特別注意的是，焊縫的應變與基體是不一樣的，不要認為應力沒有超就萬事大吉了，應變超了，一樣會裂的，這是經驗了，我處理這個在行，

再按具體材料計算殘余應力與處理方式，比如退火，再熱處理，比如振動去應力，我有人專門計算這個頻率，有專門人玩，
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基本就這么個過程了，現在50毫米以上大型結構，我都自己設計，誰都不用，因為沒人可以用，我本身是玩這些出身，也不強求人家必須配合我，外資的大結構，都拿我這里設計計算，包括歐洲大公司，04年就開始，到現在，
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1 A9 Q0 W$ n1 O. m8 N1 g玩結構，挺有趣的，心特別靜，所以特別羨慕人家‘玩建筑’的，可惜此生沒機會了，哈哈，

大蝦有具體結構可以交流技術，任何都可以，什么深度都隨便，包括藥芯焊絲怎么做的？我也玩這個，包括鋼板怎么軋的？到鋼板軋機怎么設計的都可以，哈，都可以交流，謝謝

一刻

{:soso_e179:}希望有機會受教。

一刻

樓主，希望你把你要問的問題，舉出實例。讓2樓的高手詳細解答。讓大家也受受教！那就多謝了。畢竟焊接可以省很多材料。做各種剛性較強的組件。

chntod

2266998 發表于 2013-3-22 21:49
4 j' _3 d3 N  h8 G, M& x大結構的焊接，是個挺麻煩的事情，考慮的方面很多，幾句話說不很清楚，
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) |9 \3 _' D* F$ Z- X# w1 f: ~說說俺怎么玩吧，我因為玩這個， ...

6 t7 q: _- a( S1 L. F- W請教大俠，應力與應變不是相對應的么，強度就是能承受的最大應力，既然應力沒超，那就是強度沒超，強度沒超就是沒裂，那為什么應變大時還依舊會裂呢？從理論上看是什么原因，能否再稍微展開一下？記得大俠說過焊縫是鑄造組織，那就是比較脆，假如斷裂伸長率為3%，此時的抗拉強度是500MPa，如果應力沒超的話就比如是300MPa，那么此時的應變對應的就是1.8%，那么應變算沒算超呢？分界線一般是什么呢，比3%還小么？一直沒搞明白這個問題，或者說即使應變很小，但由于其他種種原因還是容易裂？

law_0926

2266998 發表于 2013-3-22 21:49
  ~5 |; x, S( r+ A' T5 q2 @大結構的焊接，是個挺麻煩的事情，考慮的方面很多，幾句話說不很清楚，

7 I) V9 r! s6 D4 A  S9 ~說說俺怎么玩吧，我因為玩這個， ...

請教大蝦幾個問題：
1 M- G7 a7 b; J2 V; k+ u$ ~! _3 ^1  在做結構件有限元仿真的時候，焊縫是怎么處理的？
/ w. n/ g$ ?( g1 @- K2  在有限元計算中，如果加強剛度的小筋板與主承力板的連接處出現了應力集中點（預計用焊縫連接處），請問大蝦是如何判斷結構是否可用(額定負載)？很多資料上講，焊縫很容易從應力集中點產生裂紋，導致裂紋擴展最終斷裂。但是應力水平到什么程度才是可用的（疲勞考慮）？
$ v+ x; Q4 K  U  y- Q3  大蝦可否推薦書目？小第很想仔細研究結構件的設計。

2266998

chntod 發表于 2013-3-22 23:28
; `' ?- @! C/ p請教大俠，應力與應變不是相對應的么，強度就是能承受的最大應力，既然應力沒超，那就是強度沒超，強度沒 ...

5 c" W  b; B5 n2 o( E' w9 |% U6 o6 \厚板的基體是軋制的，相當于鍛造組織，而焊縫是鑄造組織，這是截然不同的東西，你要特別注意這個，
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兩塊鋼板熱鉚到一起，其結構體為鍛造體，而焊接體為鑄造、鍛造混合體，這是有本質區別的，當高應力狀態下，基體的變形也許可以承受，但焊縫的變形就已經超過了，假如再附加高沖擊或交變載荷，此時的焊縫變形就完全不足以抵抗了，破壞從此開始，

為降低這個風險，有時要降強度使用焊縫，比如70級的板子，用50級的焊縫，初學焊接的家伙就不能理解這個，覺得不對，實際是對的，通過降低焊縫強度，尋求變形方面的妥協，一方面加大變形的抵抗能力，一方面將焊縫從高應力區移走，這就是處理問題的途徑，

我就玩這些的，焊接學問非常深了，到現在我也不敢說懂得超過60%，基本就是及格吧，

solomoon

焊角大小得看標準了，有專門的國標講這個，也有建筑或者重工行業標準，講的都很清楚。
焊角大小跟受力有關，也和焊接焊縫的形式有關，是角焊縫，還是融透焊縫，半融透，都是不一樣的。
  大部分的焊角計算都是基于等強度的觀點出發，就是焊縫的靜強度強于母材
1 R& f7 R3 ]6 T0 N( x這個在靜載下是沒問題的，但是在動載，交變載荷下就有問題了，可能會脆斷或者疲勞破壞，
! g- N+ i+ D& l: u; ]# E6 I焊縫設計能夠保證這個，基本上就沒啥問題了，標準上就講這么深，國家行業的水平就到這個程度，想超越，何其難。

998大神說，50的焊絲，配70的板子，有等韌匹配的想法在里面，不管是結構設計的標準里，還是焊接標準里，都沒說明白，
& `! h. m0 N8 B要考慮深了，焊接，結構設計都有很多東西，有些不光是工程上的難題，理論上就沒搞多清楚，
不過也沒關系，工程上的東西，都是90%的可靠度，找到經濟和安全的平衡點，就安心了

hccad

長見識了， 我以前都是用同等級的焊條，現在知道是不對的

寂靜天花板

有限元軟件對焊縫的處理有兩種情況，一種是作結構件分析時，忽略焊縫，當然結構件之間是完全接觸的，好比是鑄造一樣。另一種是如果需要計算焊縫，則把焊縫當成螺栓一樣的接頭，把兩個構件連接在一起，比如solidworks simulation有邊焊縫接頭和點焊，選取美國標準(美國焊接標準 D1.1 和 D1.2)或歐洲標準(歐洲規范 3: 鋼結構設計，1.8 部分: 鉸接設計，4.5 章節)以進行焊接大小計算。而在ansys中也是同樣的，要么是把焊縫當成一個連接件，如果不考慮焊縫的局部變形，則劃分網格時用GLUE單元即可。要么是把構件連接之處處理成剛性區域。
你要說真真正正用有限元軟件來仿真焊縫的話，那可要命了，必須模擬焊縫熔池金屬和母材金屬從熔化到凝固、冷卻為常溫的全過程。而各種焊縫的約束條件又是不一樣的。冶金、傳熱、結構.....？？？？在我看過的幾篇論文中，他們都是認為焊縫和母材材質相同，只不過在焊縫處網格分得密一點而已，也有的干脆就與本體沒有任何區分，也就是說根本就沒有去考慮焊縫的影響了。
求大神來點評。