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探讨:结构件的焊缝强度你是怎么算的

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发表于 2013-3-22 16:10:00 | 显示全部楼层 |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?
% {7 U' z+ d2 e5 H% Q% C0 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,
0 F- B+ Q! l7 b' B/ W( _/ d4 ]但是焊缝强度你是怎么算的,超过许用应力吗?
9 c7 b" q% c* ]* F  Y% Y
/ [0 u4 k  n/ g  g  M, @, |$ F补充内容 (2013-3-24 20:20):& |8 {  Z8 r: s9 |: Q) j5 a3 S3 F
哥们正在研究,搞明白了开讲坛;再强调是计算焊缝强度' P% c+ n# z' z4 I2 Q

/ V5 L3 j; ^2 E补充内容 (2013-3-26 09:04):
. Z: b5 q2 E8 j. D- q) \7 h0 _1 J- I; 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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  • · 基础|主题: 801, 订阅: 88
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发表于 2013-3-22 21:49:31 | 显示全部楼层
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,
% T4 a: Q* C; Z, I- F
9 D1 A  I% A9 d+ ~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,, V( A: Q* D4 e; ~

: Y9 [  I) ^- U- \, f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?6 @% ]" n; C! c
0 A( F# X0 e( u
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,# u9 Z% F; V% y4 P# n
6 y5 o, ?. r) b5 G4 u
其它还有焊剂这些东西,
" Y' K* H# q1 k; v, @1 }: v) O, D$ g" e+ x
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,: g) H- X8 v0 j0 F2 ?6 W- Z- P7 q$ C
$ s+ c, ^- n( z# A6 X8 v; ^* U
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,
$ ]0 `/ N5 Q- I: W! |& [( _1 A0 k! j: _+ G/ ?+ d9 M
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,
. ?# U5 d' W* \% ]3 T5 W+ _/ n# r# Z8 x: O  ^
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,  {' O9 m' K  r

5 _& k% B9 o' N% |- l3 D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,5 z7 T  S+ @/ S0 _! R

* X9 B4 j, }6 N4 \6 H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,
  }9 q. p! t* F2 A" m2 a' [* ?# T
, Z0 ~" T: g7 h% d( T9 x4 K) z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,论坛里没几人了,  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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发表于 2013-3-22 22:38:16 | 显示全部楼层
{:soso_e179:}希望有机会受教。
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发表于 2013-3-22 22:42:50 | 显示全部楼层
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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发表于 2013-3-22 23:28:32 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2013-3-22 21:49 8 A8 f# t0 y" l/ x
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,
" I: M! i5 b' c8 @- e+ ~" s7 t, d0 u+ B
说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...

2 W: |* x' Q- s4 ~) M, |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?
$ j3 }  \% m* W# E

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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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发表于 2013-3-23 00:03:45 | 显示全部楼层
2266998 发表于 2013-3-22 21:49
- x- ~/ I( N, h+ e8 }$ t4 e( Y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,
, }) g$ W+ x- k
# ~( u# ~$ A- A+ g+ W& J说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...

7 D* u! M6 b7 h  \7 u请教大虾几个问题:4 }/ t. R+ t* X) t* i- N; c2 V  L
1  在做结构件有限元仿真的时候,焊缝是怎么处理的?
1 W7 o! Z( U) E8 f' C1 A( W4 r2 ]2  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)?4 ^* o$ T1 r6 T  V& M
3  大虾可否推荐书目?小第很想仔细研究结构件的设计。
8 J1 j" Y) H6 q9 |; E' l  z% \9 \$ H: d0 [2 }, X: c: q

点评

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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发表于 2013-3-23 14:44:00 | 显示全部楼层
chntod 发表于 2013-3-22 23:28 8 Z& w* w0 n3 w! N7 S
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 ...
3 o3 u' f2 J4 \; R
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,: m  k& k0 |0 Z' I8 ?

- {! N6 B4 r. o. W% p/ T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,* B+ e5 N. f* g' F& q
, r3 N6 Z' Y& z" [" H2 e
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,
, d, v0 o5 n' \- F  p  D: d3 v* v! F% y% }3 W. m" H
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,

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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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发表于 2013-3-23 18:12:57 | 显示全部楼层
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。
. u" M8 Y* a# E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。( m5 k* N7 N# r0 K) Y' U
  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
8 f/ o" x5 m; q# k% h# x6 N: j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,8 v/ m* ?& l% O" \8 [( ?& i
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 ?- z7 \1 `8 k. o) V1 D! E1 a$ ^
- B$ M. ]" z1 ^0 D
998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,+ z3 y$ P& [& p$ }) a: T
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,# X  B" m1 C3 g/ Q" s: i/ G
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
0 j/ X  c, N# g3 G/ l3 c8 }7 K8 s" k3 d/ b" [

: d8 T3 e: a) z

点评

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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发表于 2013-3-23 18:51:12 | 显示全部楼层
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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发表于 2013-3-23 19:23:45 | 显示全部楼层
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。
4 g4 P: A" X5 y( B. k7 w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。! h6 Y+ v0 w" S# h! c+ }
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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