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探讨:结构件的焊缝强度你是怎么算的

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1#
发表于 2013-3-22 16:10:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
探讨一下,大型焊接结构件的焊缝强度你是怎么算的?
1 P* U; I7 B2 `, Z& |6 u8 Z1 H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,4 m! K6 W, o* ^8 s
但是焊缝强度你是怎么算的,超过许用应力吗?
1 Y5 I" `$ D6 v0 t1 u( k1 u& r& ~* m2 F$ ^/ r* F9 J! f
补充内容 (2013-3-24 20:20):
$ @/ A8 H9 D: |; T9 M& [* Y2 u( c哥们正在研究,搞明白了开讲坛;再强调是计算焊缝强度
) X: d& C- {7 O0 @0 ]
) J6 ~. ^1 o) B7 @补充内容 (2013-3-26 09:04):
6 t9 f; y. |( x4 {6 O1 h2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

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solomoon + 1 有啥研究的,楼下说的清清楚楚的,都说到铸.

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2#
发表于 2013-3-22 21:49:31 | 只看该作者
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,
& Y" K/ x7 G) L1 i8 S
6 J; N9 Z- m" ^; e" k# k% c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,! N8 o+ f- y( d& `9 w# Y# b) m/ d. K

8 F" \9 L; V( i7 _: [5 `, a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?. A, Y9 Q$ L/ W& f
, m- n3 G0 E) ?  `
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,. l! D4 t; R: u% T! Y

5 b4 [  F' V+ f' U  J: C( w其它还有焊剂这些东西,
) U/ K! `0 _# q9 y8 W; \
8 i+ Z& r" w0 V, q! Q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,
* h# B6 O' |2 v: q+ d5 y
0 d3 ?2 M7 K4 O0 r, 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,5 R2 C% t' `! z* C, K
( M3 h- I' H- i& S
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,5 y6 z' D* s4 ~7 U* x  a
& g8 ^; ]6 ?! Q5 ?1 f: E9 {" i/ F
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,, T0 W+ T2 [: K( m; v7 k  O# X

" m, ?  n) B2 z2 M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,3 s( ]* y& D; G5 I/ z
( `/ a  ^9 q8 @9 S% y1 M
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,
6 N+ o0 W. v5 z8 W( U* j( ~! z$ N. _/ C3 {+ m  Z  {0 \
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

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呵呵,果然是大师级的水准,拜读  发表于 2014-1-22 10:36
焊后去应力方法有不少,自然时效,热处理退火,或者振动。对于Q235 300X300X100的焊接件,焊接后需要精加工,为保证尺寸稳定性,大侠认为哪种方法最好? 谢谢  发表于 2014-1-12 15:08
如果是一块东西佐断裂有限元仿真,效果不错。不过焊接的话,做出来结果很多时候都不理想  发表于 2013-3-26 21:13
哈哈,是啊,以后要注意这个‘说多了’的问题,久了,也许很多家伙要烦的,以后注意了,哈哈  发表于 2013-3-24 15:13
大侠每次回答人家的技术问题,都有种意尤未尽的感觉,说着说着有点说得太深入,然后自己意识到了,又打住,似乎很希望别人能接下他的话,继续深入下去,哈哈,遗憾的是,能跟大侠深入两三层下去的,必威APP精装版下载里没几人了,  发表于 2013-3-24 15:01
大侠第一次说谢谢  发表于 2013-3-23 00:02

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robaiming + 1 思想深刻,见多识广!

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3#
发表于 2013-3-22 22:38:16 | 只看该作者
{:soso_e179:}希望有机会受教。
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4#
发表于 2013-3-22 22:42:50 | 只看该作者
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。
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5#
发表于 2013-3-22 23:28:32 | 只看该作者
2266998 发表于 2013-3-22 21:49
# |9 G6 l- L  s# T4 o4 w( d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,) V/ n6 n5 s2 m1 O7 i; G2 L+ T4 w
( C' _. o8 J% ^" V5 a8 m6 m, q7 l
说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...

/ d( ?* F, {5 j2 g& h- z; w# e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?4 y* ]$ F* z9 T8 f/ i' t% S. }

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焊接,记号  发表于 2014-2-5 20:23
这问题我也纳闷,同问  发表于 2014-1-23 19:39
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6#
发表于 2013-3-23 00:03:45 | 只看该作者
2266998 发表于 2013-3-22 21:49 " w! ~6 E' \/ 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,) d0 J1 H& ~  g0 L, d
" @5 f+ m8 F1 c- q- X
说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...
* V' T: G) u+ S/ t
请教大虾几个问题:
9 e! r; E8 x; Z0 a) j1  在做结构件有限元仿真的时候,焊缝是怎么处理的?
- K5 l6 X+ U0 r% ~/ u+ n# x& B2  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)?
; t1 p0 X9 I0 P* c$ \3  大虾可否推荐书目?小第很想仔细研究结构件的设计。
- ]& C% U/ d1 c$ S% X* v8 C. m3 D+ C  w( R# D

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焊缝的计算,基本算结构与统计学的问题,我前面说过了,要综合考虑材料,焊条,凝固以后的相态,在这个基础上综合考虑变形,冲击等问题,就可以综合计算其疲劳状态,在这里也没法展开说了,多读书有益,  发表于 2013-3-23 14:49
你学习的态度好,这点值得称道,书籍,你可以看同济大学的资料,比较好,清华的也不错。你第一个问题太大,我无法回复,第二个问题,就是要避免焊缝交叉,要有一个距离,避开热区,载荷问题,你说的过于笼统  发表于 2013-3-23 14:47
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7#
发表于 2013-3-23 14:44:00 | 只看该作者
chntod 发表于 2013-3-22 23:28
- f. i1 X/ D+ d( q) ~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 ...
- F8 u% L6 S# U" H" ~  P
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,/ `! R$ o- C) \+ n! N
# @: V$ O! Q' [7 k, G  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,
8 O+ M: H$ R. d  q: k2 O$ E
' j% \. \9 X' U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,- a5 c: X, U. o. |' b

4 k8 }) E/ @! f' B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,

点评

谢谢大侠,现在略懂啦,就像不会喝酒的人和能喝酒的人比赛喝酒,喝了三杯的时候大家都还正常,再喝一杯的话那个喝不了酒的人就晕了,降强度焊接就是提高人的酒量,同时削减所喝的酒的量  发表于 2013-3-23 21:25
加大变形的抵抗能力,是在保证强度的情况下,尽可能的增大韧性是吗  发表于 2013-3-23 18:48

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8#
发表于 2013-3-23 18:12:57 | 只看该作者
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。. `- L6 a, [0 M3 b; m$ Q
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。
% l) K+ d% [: `' h" M0 j* C6 ?  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
' U7 z( [- B+ y0 P: s7 R: v8 y" V( Q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,
/ N( \. v4 ?7 t0 ~* b* {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。: _$ x8 m/ q# I" ^# h4 _; a

1 r0 @+ ~. F; n' h8 k! ?: w2 [2 g998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,- L6 V5 h% [1 }* {! ~/ |; q7 H6 N
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,
- f2 t0 @7 k8 ?, {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
/ \& y1 o. `* L7 }+ a' T& e
6 u/ k5 h, |, l8 P, e
7 i1 M7 k* I$ N5 J& O; r

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对,等韧性匹配的想法,  发表于 2013-3-23 19:32
我们公司90的板子也是50的打底,保证一定的韧性,防止出现裂纹  发表于 2013-3-23 18:42

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9#
发表于 2013-3-23 18:51:12 | 只看该作者
长见识了, 我以前都是用同等级的焊条,现在知道是不对的
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10#
发表于 2013-3-23 19:23:45 | 只看该作者
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。& x5 w1 O. V+ A7 |  t/ O3 E: b6 l
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。' b- {6 u3 k# a8 o6 I, A
求大神来点评。

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比较专业啊  发表于 2013-3-24 20:21

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zh39204128 + 1

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