焊接结构设计.ppt

第8章焊接结构设计
焊接结构设计的一般原则
焊接结构设计的一般思路
焊接设计包括:
焊接结构设计焊接工艺设计焊接设备设计
焊接工装设计焊接材料设计焊接车间设计。

(1)实用性
必须达到产品所需要的使用功能和预期效果。
(2)可靠性
焊接结构在使用期内必须安全可靠,受力必须合理,能满足强度、刚度、稳定性、抗震性、耐蚀性等方面的要求。
(3)工艺性
焊接结构必须能够方便的进行焊接操作,其中包括金属材料具有良好的焊接性,结构的焊前预加工,焊后处理,焊接与检验操作的可达性等。此外,还应易于实现机械化和自动化焊接。
(4)经济性
制造焊接结构时,所消耗的原材料,能源和工时应该最少,其综合成本尽可能低。
总之,以实用为核心,以可靠性为前提,以工艺性和经济性为制约条件。此外,在可能的条件下还应该注重结构的造型美观。
2. 焊接结构设计的基本方法
(1)许用应力设计法
工作应力≤许用应力
工作变形≤许用变形
安全系数≥许用安全系数
1)母材的许用应力和安全系数
静载时,母材的许用应力等于材料的极限强度除以安全系数。
[σ]=σc/nc
因此,材料的安全系数取值参照设计手册确定,如表8-1。
2)焊缝的许用应力
确定焊缝需用应力的方法:
一是电弧焊按母材的许用应力乘以一个系数,该系数≤1;
一是熔透的对接焊缝,经质检符合设计要求,系数可取1.
(2)可靠性设计法
可靠性设计是保证机械及零部件满足给定的可靠性指标的一种机械设计方法。
把与设计有关的载荷,强度,尺寸和寿命等数据如实地当做随机变量,运用概率论和数理统计的方法进行处理。
其设计结构更符合生产实际。
(3)有限元数值模拟辅助设计法
利用有限元模拟法可以分析已设计的焊接结构静态和动态的物理系统,可得出焊接结构局部区域的工作应力分布,从而改进焊缝形状及尺寸设计。
常用的软件有ANSYS,ABQUS,SAP2000等有限元软件。
焊接结构设计的合理性分析

(1)合理选择基体材料和焊接材料
所选择的金属材料必须同时能满足使用性能和加工性能要求。如,强度,塑性,韧性,耐磨性,耐蚀性等。
全面考虑结构的使用性能,如有防腐要求的结构,以碳素钢为基体,不锈钢为工作面复合钢板,或在基体上堆焊耐蚀层。
焊接材料的选择取决于基体材料的匹配状态,如成分匹配(耐蚀要求),强度匹配(高组配,等强度组配,低组配)。
(2)合理设计焊接结构形式
1)要有良好的受力状态
残余应力小,焊接变形小的对接接头
2)要重视局部构造
如局部节点,断面变化,接头形状等
3)要有利于实现机械化和自动化焊接
尽量采用简单平直的构造形式,避免复杂曲面结构。
(3)合理设计焊接接头形式
一般情况下,对接接头是最理想的,但是加盖板的对接接头是不合理的,另外,角焊缝力求均匀布置。