如何处理焊接连接结构强度校核？

    在机械结构中，会遇到需考虑钣金焊接组件承载的情况。

   针对这种情况，我的处理方式是，对钣金件进行抽壳处理，同时延长连接或斜面连接，共节点处理。再根据结构对外载荷的响应，对应力较大区域的焊缝进行关注。

   通常情况下，只会有那么几处应力值较大，需要关注。再根据应力值较大区域的周边应力情况，进一步排除一些区域，那需要仔细思考的也只有很少的几处了。

      以一个T字型的连续角焊缝为例

   如上图的这个模型，两个厚度5mm的板（Q235），竖板高度100mm,T字型，连续角焊缝，焊缝高度3mm。对于真实结构来说，不会这么简单，但是可采取的方法是一样的。

      

    

    如结果如上图所示，等效应力最大值113Mpa，这个结果肯定是不准确的，参考值。但上方点取的位置处102Mpa，这个是精度有保障的。当然它所校核是竖板的强度。

    如果是这样结果的区域，从分析上来说，通常情况下就可以不用管了。毕竟焊缝强度是高于母材的。        

     如结果如上图所示，等效应力最大值170Mpa，参考值。但上方点取的位置处157Mpa。其实，很容易看出来，应力值主要是弯矩引起，竖直方向的正应力，即弯曲应力构成了等效应力。如果根据现有的点取的157Mpa位置，向下插值，下方的应力值预期能超200Mpa了。

   这种情况下，若超过根据工况类型和基于屈服强度相应安全系统下的许用应力值，需要考虑下焊缝强度校核。

   从有限元的分析结果可以看出，焊缝的外载仅需考虑弯矩作用（可以通过截面获取焊缝处的力和力矩，当然也可以在该处采取接触）。

   根据机械手册  焊缝高度3mm,即 ：

  角焊缝计算厚度, 

   焊缝应力  

    焊缝许用应力 取值98Mpa 根据焊条选择，详见机械手册 焊缝强度满足要求。 

    其实从公式上不难看出，手册上的计算公式，是有假定条件的，假定应力在焊缝计算厚度上是均匀分布的。 

         

 

 焊缝的计算截面对y轴的惯性矩 ：

 

 焊缝的计算截面的抗弯系数：

    

    焊趾、焊根细节难以从设计层面上控制，实际加工时肯定每个都有些差别。焊缝附近的应力很复杂，应力集中、热应力、内应力很难确定。假定应力在焊缝计算厚度上是均匀分布的，显然是不会成立的。但这是一种根据工程实际的一种校核方法，再结合工艺、工况类型等信息，确定允用应力，是经过大量实际确实可行的，纳入到了手册工具书中。当然也可以采用德国、美国相关的规范。

    当然这上面采取的焊缝校核是针对的普通的机械设备，若是面对压力容器等有详细规范要求的设备，那需要按其具体要求处理。如压力容器，仍可采用类似方法，在关键区域采用子模型技术，提取边界位移，做详细的实体建模计算，结果的应力线性化等，在这里就不进行展开了，有机会后期会专门针对这一问题专项交流。

    下期会针对螺栓连接结构做进一步的交流，欢迎留言。 

源自CAE技术交流平台