自由焊接连接设计
SkyCiv 焊接连接设计
SkyCiv 在浏览器中运行焊接连接设计, 检查组合剪切下角焊缝组的能力, 张力和力矩, 到美国钢铁协会 360-16 (ASD和LRFD) 并作为 4100:2020.
焊接将贱金属熔合成一体，而不是将它们通过孔夹紧. 这给出了刚性, 高效联合, 并将设计工作移至喉部区域, 焊缝组行为以及热量对其周围钢材的影响.
关于焊接连接设计
用螺栓和铆接将部件夹紧在一起. 焊接熔断它们, 这就是为什么焊接接头承受高负载的原因, 在不发生刚度阶跃变化的情况下传递力, 并在几何上留下更多自由.
高层钢结构建筑, 公路桥梁, 压力容器和海上平台都依赖它们.
什么是焊接连接?
通过将两个或多个金属部件加热至熔点而形成的永久结构接头, 通常添加填充金属, 所以它们会像一个连续的整体一样冷却.
机械接头取决于紧固件和孔公差. 焊缝直接熔合母材, 这就是它的刚性所在, 它的接头效率和干净的外观来自于.
焊接连接的类型
按焊缝几何形状和接头配置分类:
- 角焊缝: 用于膝上, T 形接头和角接头, 连接表面大致彼此垂直. 通过理论喉部区域的剪切来检查载荷传递.
- 槽 (屁股) 焊缝: 同一平面内的成员之间, 或在需要充分强度的垂直配置中. 完全穿透关节 (CJP) 凹槽充分发挥母材的强度, 和部分关节穿透 (PJP) 凹槽满足较低的负载要求.
- 塞焊和槽焊: 焊接金属沉积到两个重叠板之一的圆形或细长孔中, 防止局部屈曲或在较宽的接触区域传递剪切力.
角焊缝完成了普通钢结构的大部分工作. CJP 凹槽需要更多的边缘准备和更多的检查, 并指定接头必须与它所连接的构件一样坚固.
要考虑的关键故障模式
安全设计必须涵盖结构失效和冶金失效:
- 焊喉剪切破坏: 角焊缝的主要模式, 当施加的力超过有效喉平面上的剪切能力时.
- 母材拉伸或剪切破坏: 在过大的应力下，连接板在焊缝边界附近屈服或破裂.
- 热影响区开裂: 焊缝附近母材的材料降解或氢辅助裂纹, 由焊接的快速热循环引起.
- 层状撕裂: 焊缝下方厚板内的分离, 当焊缝金属收缩时，由穿过厚度的约束应力驱动.
- 疲劳破坏: 循环载荷将应力集中在焊趾和内部不连续处, 裂纹从那里开始并扩展.
前两项是计算. 最后三个在制造阶段解决, 通过细节, 预热和检查, 这就是为什么设计和焊接程序需要一起解决的原因.
使用 SkyCiv 简化焊接连接设计
按照 AISC 进行设计 360-16 或AS 4100:2020 意味着计算焊喉面积, 精确的方向强度系数和偏心率. SkyCiv 自动化这些检查:
- 在 Web 浏览器中对焊接接头细节进行 3D 建模, 来自超过的图书馆 80 预配置 AISC 连接类型.
- 评估组合剪切下角焊缝组的能力, 张力和力矩.
- 通过弹性和瞬时旋转中心方法分析焊缝组特性.
- 导出包含完整公式细分的分步计算报告, 用于工程提交和代码合规性.
- 发布带有焊缝标注和尺寸的 CloudCAD 详细图纸, 并将几何图形导出到 IFC 以进行 BIM 协调.
两种焊接组方法都存在，因为可以通过任何一种方式检查偏心加载的组, 而瞬时中心法是两者中手工比较费力的一个.
优势和最佳实践
焊接接头能为您带来什么:
- 效率和刚性: 连续的材料路径, 适合抗力矩框架并分散应力，无需连接板或螺栓孔.
- 物质经济: 无节点板, 拼接板或紧固件, 所以结构钢的重量下降了.
- 外貌: 光滑的, 不间断的关节, 建筑外露结构钢结构的首选.
- 密封: 连续焊缝气密、水密, 这对储罐很重要, 管道和海洋结构.
所有这些都无法在执行不力的情况下幸存下来. 焊工资格, 边缘准备, 预热协议和无损检测, 是否超声波, 射线照相或磁性粒子, 是在接头的设计寿命期间防止内部缺陷的原因.
有关设计和检查焊接钢连接的常见问题.
