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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?1 ~$ P) e+ F1 I
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,
: B, T; k2 k% {& |7 }但是焊缝强度你是怎么算的,超过许用应力吗?
& x; K% u/ ~6 x8 B7 s9 E6 S
- m) w) G4 l9 m: g& r补充内容 (2013-3-24 20:20):) o. [& d7 O7 V' n9 ^7 y5 i! F
哥们正在研究,搞明白了开讲坛;再强调是计算焊缝强度( O% n4 K: |; P; V9 X1 p

+ d1 {1 |: C( C8 a' i$ Y5 _( d补充内容 (2013-3-26 09:04):
; t6 C+ i9 g( @* ]5 `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

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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,
* S0 ]3 d: V1 ?! J3 y  |+ W( n6 I" E5 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,
" |! T0 q5 o6 E5 l) l2 O2 Y  F/ j3 @) h
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?0 r2 o7 b. S' S% Q& S' T
" f) D5 Z& V# d
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,; v# g+ t8 R" x+ H' J  K
+ O) `: n7 h$ d  ?6 @) d
其它还有焊剂这些东西,( \0 [( n6 i$ Z6 _) |) u  L! G

, Y0 Z( c3 B$ ?; A9 ]7 r2 W' l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,! j$ M2 O( e# V" k- X" a' F
" ~" _1 i+ w! c$ j
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,) W/ o, |( T7 h8 R/ r
) u9 M; J3 x. u' O! J0 w/ d& c6 g
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 r& e2 n. X0 i
% `5 |; y0 l- h7 |) T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,
/ N! i8 B' e3 D7 ~' o
/ p/ G* j7 x% n/ r7 X$ m* a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,
+ s5 X" m; e3 f- r  i3 r0 R; Q, v3 d5 N
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,7 b0 a) z2 i. g/ J2 E# A

/ y3 K! \4 X" ~. Y4 x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

点评

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
7 }4 {2 n" D9 c7 x8 u; s3 k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,( x* A) N! K6 |; K* J* i

/ o- L& f. p( J# e, P说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...

  c, a5 \, D4 `7 w$ S8 L( 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?! Q: W) E4 U9 J( _- W

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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 1 s; a, l& S3 V2 D' _0 O
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,7 X& ~. S, f' |4 V. i
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说说俺怎么玩吧,我因为玩这个, ...
7 b5 Y* W( k6 t$ Q3 e
请教大虾几个问题:9 D) p; d, J: p
1  在做结构件有限元仿真的时候,焊缝是怎么处理的?4 h% v, u( b( P( R* i+ c3 l+ d
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)?* o9 W( g. L9 R% r! }: ]) k
3  大虾可否推荐书目?小第很想仔细研究结构件的设计。+ O. E3 Q8 d5 l0 V& Y) a3 k* C

" k% @6 r# N. {

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
' R; [2 z0 v5 ~& [. W) o* M' P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 ...
7 O9 X3 _, C/ Z6 c' D5 ~9 _- 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,
) z, ^% F9 A. ~* X% k- p* _5 z1 o1 _; e0 C- p, z( m4 s
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,* k' H' h; D9 ^2 u
* f% y# W% x' ~; h6 B& K9 X
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,
; b8 c' t+ }( j. t+ u7 H1 r6 ?1 V$ [- ?- P: U  M+ `
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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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。
- O1 q2 \; x& J) p  r" a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。  K1 W+ I6 `$ _, {$ z! n5 C
  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' T$ l) c5 B2 G3 r3 c
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,( o3 b; x4 I7 t1 Z
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。
0 l( _0 g% K+ _& ~
9 k' E: y7 f* v3 ^* r998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,
# u( d; c: X# Z5 y" C# u1 S; q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,8 U  c* Z0 g. q0 M3 }
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
9 J0 K) p7 E! c  w2 E! D/ S. [  {* S0 \$ [$ @6 x# d) P$ s, J% Q

3 N5 Y: @3 R' z6 Z- n

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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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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。
- d6 \. ?% R# \" U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。* Y9 w- F2 L( k7 o' V" o9 g
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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