焊接结构设计
结构设计基础部分
2) 支座反力计算： 平衡条件（∑H=0, ∑V=0，∑M=0）
H 0 AH N 0 N AH
V 0 Fd Av Bv 0 Av Bv Fd
MA 0
Fd
l 2
Bv
l
0
Bv
Fd 2
Av
Bv
Fd 2
1170kN
3)内力计算：
平衡条件（∑H=0, ∑V=0，∑M=0）
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题13：焊缝可能受哪几种应力？此焊缝受那种应力？
—— σ⊥（垂直正应力）
—— σ∥（平行正应力）
—— τ⊥（垂直剪应力）
—— τ∥（平行剪应力）——焊缝承受
问题14：确定角焊缝的焊缝厚度？有哪些限定条件（按DIN18800-1）？
DIN18800T1——钢结构 min a =2.0㎜
发生低应力脆性断裂的结构上，必有裂源或应力集中点存在；脆性断裂对缺陷 和应力集中很敏感。 —— 拉应力是裂纹产生和扩展的动力，拉应力及缺陷的大小直接影响裂纹萌生和 扩展的速度；阻止裂纹扩展的主要因素是压应力和材料的塑性变形。 —— 内因，即结构抗力是预防脆性断裂的根基；外因，即载荷性质、加载速率、 环境因素等，是发生脆性断裂的条件，须同时兼顾，方能避免脆断灾害的发生！ —— 预防脆性断裂的措施（正确选择材料、正确设计合理、安排结构制造工艺、 正确使用，精心维护） 断裂力学的应用 —— 断裂力学的在于研究宏观裂纹在什么条件下，才会导致失稳扩展，引发脆性 断裂；建立裂纹尺寸与破坏应力之间的关系。这对结构安全设计、合理选材、 改进材质和施工工艺，以及制定裂纹体力学的概念标准等都有重要意义。
w.v
VZSy
Iy a
N/cm2
焊接结构设计
焊接结构设计
不同载荷条件下的破坏形式 —— 在静载及主要承受静载的状态下，将导致：形变断裂、脆性断裂、
层状撕裂和失稳破坏。 —— 在热负荷状态下，将导致：低温的影响—脆性断裂，高温的影响—
屈服极限的高温失效及蠕变失效。 —— 在动载荷状态下，将导致：疲劳断裂。 层状撕裂的产生和防止 —— 应用低硫含量和/或高ED（板材厚度方向的断面收缩率）值的材料。 —— 设计及生产技术方面：尽可能避免厚度方向上由于焊接残余应力引
另： 凸面角焊缝一般应被避免。它是不经济的并且具有最大的
缺口效应。仅在角接焊缝时使用这种焊缝形状，甚至 认为是有利的。 凹面角焊缝的焊缝体积大于平角焊缝的焊缝体积。凹形角 焊缝具有最小的外部缺口效应，因此优先用于承受动 载的构件中。它们多半只能在船形位置焊接时得到。 不等腰焊缝常用于端面焊缝的焊接，目的是减少缺口效应 （应力集中）。
miVn(Q)Av QxF2d
QxQl 2
Qx117kN 0
截面弯矩M的确定，设A，B之间任取一点至A点距离为x：
x
M 0
Av
xqx 2
M
0
M q x2 ql x
2
2
x l 时 max M 1 ql 2 2340 kN m
2
8
x 0和x l时 min M 0
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题4：计算梁的截面参量惯性距Iy和翼板截面参量静距Sy？
Iy惯性矩cm4（弯曲和剪切引起的应力，弯曲所产生的变形）
Sy 静矩cm3 （剪切时的应力） Iybh32Az2（ cm 4）
Sy＝ Asteg z 2
12
问题5：简支梁受哪几种应力作用？在截面上如何分布？
应力=力/受力面积
正应力σ（作用力垂直作用到横截面积上）
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题2：此结构体系是否属于静定系统？
n=a+z-3·s＝3＋0－3·1＝0
静定系统
问题3：简支梁受哪几种内力作用？如何分布？
内力是指物体内部各质点之间的相互作用，物体不受外力时，其内部各 质点之间也存在内力，它使质点间相对位置保持不变。当物体受外力 作用而发生变形时，物体所受内力发生变化，产生了“附加内力”， 称为内力。
内力包括：
水平方向力 N（物体水平方向所受内力） ——构件不承受
垂直方向力 V（物体垂直方向所受内力） ——构件承受
弯 矩 M（物体所受力矩）
——构件承受
其分布趋势见上图，计算过程如下：
Av支座A的垂直方向支座反力 反力
Bv支座B的垂直方向支座
AH支座A的水平方向支座反力
MA力矩
1）Fd＝Q·l＝292.5·8＝2340kN
——水平方向力 N
A H N 0A H N 0
焊接结构设计
结构设计基础部分
——垂直方向力 V 横向内力V（Q）的确定，设A，B点之间任取一点距A点为x
V(Q)0 AvqxV(Q)0
V(Q)Av QxF2d
QxQl 2
Qx
maVx(Q)Av QxF2d
QxQl 2
Qx117kN 0
——弯 矩 M
剪应力（作用力平行作用到横截面积上）
My z N/mm2
My
z
Iy
N/mm2
Iy
m
V AS te
N/cm2
g
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题12：选用哪一种角焊缝？有何特点？ 选用平面角焊缝，施工中认为这种焊缝形状是最经济的， 因为它不存在多余的焊缝体积。尽管存在小的外部缺 口效应，但在主要承受静载荷的构件上仍可使用这种 焊缝形状。
WELD METAL FR22
25
gap 25
β
overlay
K
焊接结构设计
主静载焊接结构
焊接结构设计
动载焊接结构（断裂力学）
脆性断裂的产生原因及特点 —— 名义工作应力低；断裂之前无明显塑性变形，突发断裂；低应力脆性破坏多
发生在低温阴冷的时刻。 —— 发生低应力脆性断裂的结构内，多半存在着较大的内应力，有较高的内能；
焊接结构设计
结构设计基础部分
安全校核（强度校核、稳定性校核、刚度校核） Sd 作用力（结构设计基础、强度理论基础） Rd 抵抗力（强度理论基础 1、例 材料：S235
Sd 1 Rd
焊接结构设计
结构设计基础部分
问题1：简支梁的结构构成？ 由杆件（承受弯矩）、和支座（将载荷传递到地基）组成。 支座包括： 固定支ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（提供两个支座反力）——应用在此结构 活动支座（提供一个支座反力）——应用在此结构 紧固支座（提供三个支座反力）——未应用
amin tmax0.55.8mm
amax0.7tmin8.4mm
问题14：确定焊缝的极限应力（按DIN18800-1），它受哪些因素影响？
影响焊接接头应力极限的因素有： 材料的连接强度
w,R,d
0.55
fy,k
M
载荷种类
焊缝形式
w,v 1 w,R,d
焊缝质量 结构中焊缝的位置
w,v 222
问题15：校核角焊缝的强度（按DIN18800-1）？
起的应力或者把它降至很低。 —— 作用于收缩方向上的焊缝厚度aD尽可能低 焊缝连接基础应尽可能大 焊道数应少 焊道次数应考虑局部缓冲 尽可能选择对称焊缝形式和对称焊接顺序 尽可能使用轧制产品所有层次与焊缝连接 通过连接范围的缓冲减少层状撕裂倾向 予热（>100℃）
焊接结构设计
焊接结构设计
19500 OF CL 25 DEFECT