纵向受载T形焊接接头结构应力构造方法分析

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第3 8卷第5期 2 焊 接 学 报 V01.3 8 May No.5 2 0 1 7 0 1 7年5月TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION 纵向受载T形焊接接头结构应力构造方法分析 董亚飞1'2一, 魏国前1,2…, 漆金贤1”, 余 茜1”, 何毅斌3 (1.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,武汉430081;

2.武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室,武汉430081;

3.武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室,武汉430205) 摘要:针对纵向受载的非承载型T形焊接接头的疲劳问题,提出一种纵向结构应力构造方法.该方法将焊接接 头截面上节点载荷等效为单元边界上的线载荷,根据力平衡原理建立膜应力和弯曲应力解析式,基于母材厚度和 焊缝高度提出等效板厚的构造方式,进一步构造并求解焊趾处纵向结构应力.通过纵向受载的非承载型T形焊接 接头疲劳试验结果进行验证.结果表明,文中提出方法在分析焊接接头局部纵向受载的焊接结构时优势明显,并可 根据Dong提出的平衡等效结构应力修正方式和主s—N曲线进行疲劳评定. 关键词:纵向受载;

结构应力;

疲劳寿命;

T形焊接接头 中图分类号:TG 405 文献标识码:A 文章编号:0253—360X(2017)05—0031—04 0 序 言 缝方向张开,垂直于焊缝方向的应力分量是主要控 制因素.文中将其称为横向结构应力.在实际焊接 结构如工字形焊接梁、箱型梁中,翼缘和腹板连接焊 缝主要承受纵向载荷,这些结构在循环载荷下也经 常出现疲劳裂纹,横向结构应力无法很好地解释这 一现象.此外国际焊接学会针对纵向受载的焊接接 头,基于名义应力法给出了第323号焊接接头细节 结构应力法是一种新兴的焊接结构疲劳评定方 法,优势在于准确计算焊接接头周围应力状态并基 于一条主S-N曲线评定焊接结构疲劳寿命,且在基 于有限元的计算中对网格大小不敏感.很好地解决 了传统焊接结构疲劳评定方法中焊接接头形式难于 对应相应的S—N曲线和基于有限元的计算对网格尺 寸敏感的问题,减小了预测误差,提高了分析精度. 结构应力法及其针对焊接接头疲劳评定的数值 计算方法率先由Dong…提出;

Kyuba旧J,董亚飞等 人口1研究了中空方管焊接接头和波纹腹板焊接梁结 构的寿命预测方法,验证了结构应力法的预测精度 和网格不敏感特性.武奇等人M1研究了结构应力法 的应力集中系数,认为应用壳单元建模可保证计算 精度并大大减少有限元网格数量,有效降低计算成 本.李向伟等人H1研究了结构应力法的实现方法, 认为与传统疲劳评定方法相比,结构应力法的优势 更加明显.Dong等人∞1将结构应力法的计算原理扩 展至结构应变范畴,认为结构应变法具有相似的优 势,并适用于低周疲劳问题.上述研究均认为焊接 结构疲劳裂纹在焊趾处沿焊缝方向萌生并垂直于焊 收稿日期:2015—05—04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51575408);

湖北省自然科 学基金资助项目(2014CFB803);

武汉工程大学化工装备 强化与本质安全湖北省重点实验室开放课题资助项目 (2016KA02);

武汉科技大学研究生科研创新创业基金资 助项目(JCXcl019) 模型[_7|.文中针对结构应力的计算原理,提出一种 纵向结构应力概念并给出合理的构造方法. 1 结构应力构造方法 基本思想 1.1 焊接接头的焊趾局部通常为应力集中区域,传 统疲劳评定方法在应用有限元进行应力计算时,网 格尺寸对计算结果有较大的影响,不利于疲劳寿命 的准确预测.结构应力法通过对焊趾周围单元节点 力的分布进行研究,将单元节点力等效为单元边界 上的线载荷,避免了由有限元网格尺寸引起的计算 结果误差,提高了计算结果的准确性. 1.2结构应力法模型 传统的横向结构应力法认为,焊接结构中垂直 于焊接接头焊趾的局部拉伸作用力和局部弯矩是造 成疲劳破坏的主要因素,如图1a所示.文中提出的 纵向结构应力法认为,当焊接结构焊接接头局部沿 焊缝方向即纵向作用力为疲劳破坏的主要驱动力 时,张开型疲劳裂纹垂直于焊接接头的焊趾萌生并 万方数据

第一节焊接接头的工作应力分布.doc

应力分布一、焊接接头的基本形式 焊接接头是指用焊接方法连接的接头(简称接头)。...根据接头的构造式不同,焊接接头可以分为对接接头、T形(十字) 接头、搭接接、......[本文更多相关]

焊接结构强度的基本理论.doc

中的应力集中情况,不合理的接头形式和 焊接过程中...重要结构最好 把 T 形接头或角接接头改成对接接头...②尽量避免偏心受载的设计,使构件内力的传递畅、......[本文更多相关]

T形接头承载能力有限元分析.doc

T形接头承载能力有限元分析 - T 形接头承载能力有限元分析 四川神坤装备股份有限公司 王大春 龙林 摘要:本文采用有限元方法,分析了角焊缝焊接接头的承载能力。......[本文更多相关]

《焊接结构学》重点归纳(全).doc

焊接结构的优点:(1)焊接接头强度高;(2)焊接结构...4.焊接残余应力的分类:(1)纵向残余应力;(2)横向...(3)T 形接头;特点:能承受各种方向的力和力矩,受......[本文更多相关]

焊接结构复习习题.doc

答题要点:1)纵向残余应力在截面上的分布; 2 分 2)对塑性材料接头的影响; 5 分 3) 对脆性材料接头的影响; 3 分 4.分析说明焊接残余应力对结构静载强度的......[本文更多相关]

焊接连接构造设计.doc

焊接连接构造设计 1 一般规定 1.1 钢结构焊接连接...焊缝位置避开高应力区; 根据不同焊接工艺方法合理选用...T 形接头焊 缝应焊透,焊缝形式宜为对接与角接的......[本文更多相关]

焊接结构试题库.doc

4.何谓焊接残余应力? 答:焊接接头和结构焊后,在没...10.焊接残余变形有几种基本类型? 答:纵向收缩;横向...(12 分) 答案如右图 ; ε T; ε e ε s T......[本文更多相关]

焊接结构.doc

纵向残余应力的分布 薄板纵向残余应力的分布: 3.3 焊接变形的控制原则和方法:...根据接头的构造形式可分为:对接接头、T 形接头、十字接头、搭 接接头、盖板......[本文更多相关]

焊接结构中薄弱环节的分析_图文.doc

均匀性以及焊接残余应力及分布分析焊接结构中的薄 弱...形式焊接接头是在焊件需要连接的部位用焊接方法制造...角接接头、搭接接头、T 形接头)如图 1-11 所示。......[本文更多相关]

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焊接残余变形有哪些种类? 圆球容器焊接结构及两块厚度不同钢板的搭接接头,受载时产生附加应力的原因。 多层焊与单层焊对纵向变形的影响有何不同? 先焊焊缝和后焊......[本文更多相关]

焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析.doc

焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析_...厚板的全熔透 T 形接头焊缝的焊接过程模拟与焊件的...纵向残余应力: 横向残余应力: 1.4 全熔透 T 形接头......[本文更多相关]

焊接结构期末复习试卷.doc

3. 焊件厚度相同时,焊缝的长度越长,纵向收缩量越...10.保证焊透是降低 T 形接头应力集中的重要措施之...(或铸造、锻压等坯料)采用焊接方法,按照一定结构组成......[本文更多相关]

焊接结构特点.doc

焊接残余应力的影响 1.内应力对静载强度的影响:在...其次还受构件的纵向刚度以及焊接接头的热流道影响, ...3.T 形接头:T 形接头是将相互垂直的被连接件用......[本文更多相关]

焊接结构大题.doc

答:优点:①焊接接头强度高;②焊接结构设计灵活性大...3.焊接残余应力对焊接结构的静载强度,机加工精度,...4.焊接残余变形的分类和产生的原因? 答:1)纵向......[本文更多相关]

焊接结构与生产.doc

焊件的刚性有关(3)弯曲变形 纵向收缩引起的弯曲变形...12. 疲劳断裂的影响因素:结构构造刚柔相济程度;应力...因此,重要的十字接头(T 形接头)应该开坡口,采用全......[本文更多相关]

关于T形接头焊脚尺寸大小的探讨.doc

关于T形接头焊脚尺寸大小的探讨_机械/仪表_工程科技...焊缝大小时,考虑到焊接结构中焊缝受残余应力及应力集...因此在静 载条件下,为简化计算起见,常做以下假设:......[本文更多相关]

焊接结构复习题(2011[1][1].06).doc

11. 纵向焊接残余应力的分布特点及数值大小。 12. ...各种焊接接头及受力形式的静载强度计算。 掌握表 3...正断抗力 SOT,剪断抗力τk,剪切屈服限τT,力学......[本文更多相关]

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焊接残余变形有哪些种类? 圆球容器焊接结构及两块厚度不同钢板的搭接接头,受载时产生附加应力的原因。 多层焊与单层焊对纵向变形的影响有何不同? 先焊焊缝和后焊......[本文更多相关]

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应用:最常用的焊接结构形式。 2.角接接头和 T 型...特点:结构不连续,承载后受力状态不如对接接头,应力...圆筒部分的纵向接头(多层包扎容器层板层纵向接头除外......[本文更多相关]

《焊接结构生产》复习题.doc

10、在焊接结构中,焊缝及其附近区域的纵向残余应力为...10、保证焊透是降低 T 形接头应力集中的重要措施之...对接接头静载强度计算时,不考虑焊缝 9、影响弯曲......[本文更多相关]

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4.应力集中:焊接接头工作应力的分布是不均匀的,其...分七类㈠纵向收缩变形 纵向收缩变形即沿焊缝轴线方向...平板施加一与焊接方向平行的拉伸载荷,使平板在受载......[本文更多相关]

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由0℃升高到T℃时,直杆中产生的热应力和直杆外观...施加该力时接头板的纵向变形是多少?消除纵向残余应力...破坏的情况下,残余应力对焊接结构的静载强度基本上......[本文更多相关]

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3.焊接方法 指特定的焊接方法,如埋弧焊、气保护焊...25.T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或...45.纵向焊缝 沿焊件长度方向分布的焊缝。 46.横向......[本文更多相关]

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标准单片主梁重量约17t,交界墩附近主纵梁最大重量...构造简单,施工方便,最主要的是整个锚固系统都在桥面...拉应力,钢板的Z向性能和焊接热影响区是本桥钢结构......[本文更多相关]

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静载强度对焊接结构疲劳强度的影响 在钢铁材料的研究...如试样的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接...于焊缝与主要受力板交界处的应力集中,T形接头具有......[本文更多相关]

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5,由于焊缝及其附近区域在焊接高温的作用下产生纵向...三角形加热;, 15,焊接残余应力对焊接结构的影响有...(2)尽量避免偏心受载的设计(3)避免三向焊缝空间......[本文更多相关]

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焊缝轴线的残余应力称为纵向残余应力 3、垂直于焊缝...(135—180)5、T形接头(90) 8、提高焊接结构疲劳...静载强度,使之在远低于曲服点的外应力的作用下......[本文更多相关]

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3.焊接方法 指特定的焊接方法,如埋弧焊、气保护焊...25.T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或...45.纵向焊缝 沿焊件长度方向分布的焊缝。 46.横向......[本文更多相关]

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(%) 冲击功A kv 纵向 钢板厚度(mm) 屈强比σ ...结构中,厚度方向焊接十字接头、 T形接头和斜接头,...尽可能使受力面积扩大,以降低板厚方向的外加应力......[本文更多相关]

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