探讨：结构件的焊缝强度你是怎么算的

autosand

探讨一下，大型焊接结构件的焊缝强度你是怎么算的？
很多人给的焊缝大小是，双面焊缝取板材厚度的0.6-0.7倍，单面焊缝取板材厚度的0.8倍，
但是焊缝强度你是怎么算的，超过许用应力吗？

补充内容 (2013-3-24 20:20):
& y/ Q$ F/ K+ a$ D* y# S2 \哥们正在研究，搞明白了开讲坛；再强调是计算焊缝强度
: ]" D$ {$ [6 ?% R- {5 P0 {# {. w5 w
6 a1 R: d/ N: w, x* W8 ]补充内容 (2013-3-26 09:04):
2楼的太深了，那是大师水平；11楼的介绍适用于我们普通工程师

2266998

大结构的焊接，是个挺麻烦的事情，考虑的方面很多，几句话说不很清楚，

说说俺怎么玩吧，我因为玩这个，也说不上有多大体会，凑合说句吧，
5 R5 u* D% G1 ?! F! C+ s; Y5 `
7 H, w' R* {0 M首先是钢板，同样强度级别的板子，有在线热处理的板子，有后期淬火的板子，有特殊拉伸以后提高强度的板子，还有各种微合金化处理的板材，米国标准，德国、意大利等的差异都很大，总之，种类非常多，但无论说什么，必须先清楚基础材料，这个糊涂了，往下玩不了，一团浆糊，我这类资料，有半米高，各国的都有，我还玩轧钢，包括宽板，每次玩这些大结构，首先花半天讨论钢板，用谁的？

! c) n8 j) I9 `8 R再就是焊条、焊丝，这个要特别清楚，牵扯熔池合金化与凝固顺序问题，凝固不搞清楚了，没法考虑残余应力，

) f! y0 T, g: X/ `. ]" X" b3 F其它还有焊剂这些东西，
2 X. X G. Z6 u
设计的时候，粗计算可以按材料力学，有扭转的，我早年按剪力流封闭与流线分布，现在也用有限元，但有限元的边界计算有毛病，

3 A7 J- o2 } O( K再就是计算‘躲焊缝’，高应力点不能有焊缝，否则怎么计算都不准确，把焊缝放在次要点位置，
: c4 M- C* _0 d) A
6 X9 u; z. P+ x3 S' v u按应力计算配置焊缝强度，有些要升强度，有些要降强度，降强度的时候比较多，特别注意的是，焊缝的应变与基体是不一样的，不要认为应力没有超就万事大吉了，应变超了，一样会裂的，这是经验了，我处理这个在行，

再按具体材料计算残余应力与处理方式，比如退火，再热处理，比如振动去应力，我有人专门计算这个频率，有专门人玩，
2 l$ B& x3 m, e0 t: n; s, D! O G
基本就这么个过程了，现在50毫米以上大型结构，我都自己设计，谁都不用，因为没人可以用，我本身是玩这些出身，也不强求人家必须配合我，外资的大结构，都拿我这里设计计算，包括欧洲大公司，04年就开始，到现在，
2 |% [2 g) d8 I4 Q
" r1 \% l' p# j7 p玩结构，挺有趣的，心特别静，所以特别羡慕人家‘玩建筑’的，可惜此生没机会了，哈哈，
# n6 g6 |6 b+ d) B( S
& S$ X" x: c3 d" ]2 n大虾有具体结构可以交流技术，任何都可以，什么深度都随便，包括药芯焊丝怎么做的？我也玩这个，包括钢板怎么轧的？到钢板轧机怎么设计的都可以，哈，都可以交流，谢谢

一刻

{:soso_e179:}希望有机会受教。

一刻

楼主，希望你把你要问的问题，举出实例。让2楼的高手详细解答。让大家也受受教！那就多谢了。毕竟焊接可以省很多材料。做各种刚性较强的组件。

chntod

2266998 发表于 2013-3-22 21:49
4 ~' } e+ V4 g7 m- [大结构的焊接，是个挺麻烦的事情，考虑的方面很多，几句话说不很清楚，

说说俺怎么玩吧，我因为玩这个， ...

, z3 t2 A! q. a* |- g/ Y请教大侠，应力与应变不是相对应的么，强度就是能承受的最大应力，既然应力没超，那就是强度没超，强度没超就是没裂，那为什么应变大时还依旧会裂呢？从理论上看是什么原因，能否再稍微展开一下？记得大侠说过焊缝是铸造组织，那就是比较脆，假如断裂伸长率为3%，此时的抗拉强度是500MPa，如果应力没超的话就比如是300MPa，那么此时的应变对应的就是1.8%，那么应变算没算超呢？分界线一般是什么呢，比3%还小么？一直没搞明白这个问题，或者说即使应变很小，但由于其他种种原因还是容易裂？

law_0926

2266998 发表于 2013-3-22 21:49
" T" j2 b; s2 N$ x3 _大结构的焊接，是个挺麻烦的事情，考虑的方面很多，几句话说不很清楚，

说说俺怎么玩吧，我因为玩这个， ...

请教大虾几个问题：
$ Q( R# h- y$ F4 `& L) V3 q1 在做结构件有限元仿真的时候，焊缝是怎么处理的？
5 V4 M% I/ a! B$ @- d2 在有限元计算中，如果加强刚度的小筋板与主承力板的连接处出现了应力集中点（预计用焊缝连接处），请问大虾是如何判断结构是否可用(额定负载)？很多资料上讲，焊缝很容易从应力集中点产生裂纹，导致裂纹扩展最终断裂。但是应力水平到什么程度才是可用的（疲劳考虑）？
; U+ j+ O: A& L% B R- f1 ?3 大虾可否推荐书目？小第很想仔细研究结构件的设计。

* x( [' [! `) c+ l- i

2266998

chntod 发表于 2013-3-22 23:28
请教大侠，应力与应变不是相对应的么，强度就是能承受的最大应力，既然应力没超，那就是强度没超，强度没 ...

厚板的基体是轧制的，相当于锻造组织，而焊缝是铸造组织，这是截然不同的东西，你要特别注意这个，
' @5 i& T1 j# Q8 D. m4 q1 W+ I
两块钢板热铆到一起，其结构体为锻造体，而焊接体为铸造、锻造混合体，这是有本质区别的，当高应力状态下，基体的变形也许可以承受，但焊缝的变形就已经超过了，假如再附加高冲击或交变载荷，此时的焊缝变形就完全不足以抵抗了，破坏从此开始，
/ W) R( }, R2 a) ?/ R
为降低这个风险，有时要降强度使用焊缝，比如70级的板子，用50级的焊缝，初学焊接的家伙就不能理解这个，觉得不对，实际是对的，通过降低焊缝强度，寻求变形方面的妥协，一方面加大变形的抵抗能力，一方面将焊缝从高应力区移走，这就是处理问题的途径，

+ r# {8 E, e! I. x. p( E4 C我就玩这些的，焊接学问非常深了，到现在我也不敢说懂得超过60%，基本就是及格吧，

solomoon

焊角大小得看标准了，有专门的国标讲这个，也有建筑或者重工行业标准，讲的都很清楚。
焊角大小跟受力有关，也和焊接焊缝的形式有关，是角焊缝，还是融透焊缝，半融透，都是不一样的。
% f7 O- E5 c; F3 E C% C& A' T大部分的焊角计算都是基于等强度的观点出发，就是焊缝的静强度强于母材
这个在静载下是没问题的，但是在动载，交变载荷下就有问题了，可能会脆断或者疲劳破坏，
焊缝设计能够保证这个，基本上就没啥问题了，标准上就讲这么深，国家行业的水平就到这个程度，想超越，何其难。
4 X$ V3 d; [& x; p" q' r
% s6 w1 h( ?3 M0 I0 o998大神说，50的焊丝，配70的板子，有等韧匹配的想法在里面，不管是结构设计的标准里，还是焊接标准里，都没说明白，
要考虑深了，焊接，结构设计都有很多东西，有些不光是工程上的难题，理论上就没搞多清楚，
0 Q$ n$ z8 X: b& I) I' @不过也没关系，工程上的东西，都是90%的可靠度，找到经济和安全的平衡点，就安心了
5 F- j. E* x% B7 C
. r5 ]) O7 u' T2 d( D

hccad

长见识了， 我以前都是用同等级的焊条，现在知道是不对的

寂静天花板

有限元软件对焊缝的处理有两种情况，一种是作结构件分析时，忽略焊缝，当然结构件之间是完全接触的，好比是铸造一样。另一种是如果需要计算焊缝，则把焊缝当成螺栓一样的接头，把两个构件连接在一起，比如solidworks simulation有边焊缝接头和点焊，选取美国标准(美国焊接标准 D1.1 和 D1.2)或欧洲标准(欧洲规范 3: 钢结构设计，1.8 部分: 铰接设计，4.5 章节)以进行焊接大小计算。而在ansys中也是同样的，要么是把焊缝当成一个连接件，如果不考虑焊缝的局部变形，则划分网格时用GLUE单元即可。要么是把构件连接之处处理成刚性区域。
) _# H/ W( ^! n; ?你要说真真正正用有限元软件来仿真焊缝的话，那可要命了，必须模拟焊缝熔池金属和母材金属从熔化到凝固、冷却为常温的全过程。而各种焊缝的约束条件又是不一样的。冶金、传热、结构.....？？？？在我看过的几篇论文中，他们都是认为焊缝和母材材质相同，只不过在焊缝处网格分得密一点而已，也有的干脆就与本体没有任何区分，也就是说根本就没有去考虑焊缝的影响了。
求大神来点评。