焊接强度能力计算器

美国钢铁协会 360-16 该焊接强度计算器的版本支持许用应力设计 (自卫队) 以及负载和阻力系数设计 (LRFD) 可在焊接能力计算器中找到. ASD 方法根据接头类型和基材考虑焊接接头的最大许用应力; 然后检查应力以确保它们不超过允许值. 相比下, LRFD 方法没有设置固定的许用应力值，而是根据焊接强度等因素计算焊接接头, 材料特性, 和加载.

澳大利亚钢铁标准 (作为 4100) 使用极限状态设计方法. 通过这种方法，载荷被纳入设计动作中，然后解析为焊缝组上的等效剪切应力. 然后计算焊缝剪切能力并与焊缝组上的最大剪切应力进行比较.

一般焊接长度是通过测量需要焊接的两个构件之间沿接头的直线距离来计算的. 还需要考虑其他因素，例如连接材料的厚度和类型. 截面的几何形状也会在物理上限制焊工到达空间的能力，并且可能意味着截面的某些侧面无法焊接.

焊接强度通常计算为焊缝沿最小可能剪切平面失效时的剪切强度.

对于角焊缝，焊缝的剪切面积可以通过乘以焊缝的喉部厚度来计算. 对于等角角焊缝，这是焊缝尺寸除以 √2 . 对于不等角焊缝，计算将进行一些三角计算.

剪切强度通常为 0.6 x 极限拉伸强度.

在 1993-1-8:2005 焊接能力计算器

EN 1993-1-8:2005 焊接能力工具根据 EN 对角焊缝进行设计和合规性检查 1993-1-8:2005. 它可以对等边角焊缝的焊缝剪切能力进行全面检查，并可以识别3D加载的最大应力点和应力值，以确定连接的利用率. EN 1993-1-8:2005 焊接能力计算器具有以下假设和限制:

• 假设焊缝组是线弹性的
• 假设焊缝刚度均匀以实现应力分布.
• 假设所有焊缝具有相同的强度和尺寸
• 假设载荷通过载荷组的质心. 如果载荷不通过质心，用户应将载荷转换为通过焊缝组质心的等效力.
• 采用不同截面的焊接位置，将其导入为截面的精确尺寸.
• 不评估截面容量的板容量，仅考虑焊缝本身的容量.

作为 4100:2020 焊接能力计算器

这个AS 4100:2020 焊接能力工具根据 AS 进行角焊缝的设计和合规性检查 4100:2020. 它可以对不等边或等边角焊缝的焊缝剪切能力进行全面检查，并可以识别3D加载的最大应力点和应力值，以确定连接的利用率. 该工具已根据澳大利亚结构工程师指南以及焊接能力表进行了验证，以确保其有效性. AS 4100 焊接能力计算器具有以下假设和限制:

• 假设焊缝组是线弹性的
• 假设焊缝刚度均匀以实现应力分布.
• 假设所有焊缝具有相同的强度和尺寸
• 假设载荷通过载荷组的质心. 如果载荷不通过质心，用户应将载荷转换为通过焊缝组质心的等效力.
• 采用不同截面的焊接位置，将其导入为截面的精确尺寸.
• 不评估截面容量的板容量，仅考虑焊缝本身的容量.

新西兰移民局 3404:1997 焊接能力计算器

新西兰安全局 2404:1997 焊接能力模块评估承受面内组合力的焊接组的设计能力和利用率, 面外力, 和扭转动作. 分析遵循NZS的要求 3404:1997 部分 9 并应用弹性应力分布来确定焊缝组内的控制焊缝应力. 该模块评估焊接行为的以下方面:

• 最小焊缝尺寸 (条款 9.7.3.2)
• 钢底板设计欧洲规范 (条款 9.7.3.10)
• 几何特性
• 焊接载荷
• 利用率

结果代表焊接应力, 焊接能力, 基于用户定义的焊接几何形状和应用的设计操作的利用率检查. 一般注意事项, 该工具的假设和限制包括:

• 设计检查按照 NZS 进行 3404:1997 部分 9.
• 使用线弹性应力分布分析焊缝组.
• 焊缝几何形状理想化为具有均匀焊缝尺寸和焊喉厚度的直线焊缝段的集合.
• 该模块仅评估焊接金属能力. 贱金属产能, 连接成员容量, 热影响区效应, 且不评估当地车牌检查.
• 焊接类别 (全科医生或SP) 用于根据 NZS 确定适用的容量系数 3404:1997 桌子 3.3.
• 焊缝金属标称抗拉强度fuw选自NZS 3404:1997 桌子 9.7.3.10(1).
• 根据组中最长直焊缝长度应用焊接搭接减少系数 kr.
• 应用的动作应根据焊缝组坐标系来解决. 偏心载荷应使用等效力和力矩来表示.
• 不考虑特殊容量因素情况: GP 和 SP 焊接能力系数取为 0.6 和 0.8 分别.
• 未检查详细限制，例如沿自由边缘的最大实际焊缝尺寸，应由设计人员验证.
• 在每个焊接段的端点处评估焊接应力, 最大合应力作为控制值.
• 所有几何尺寸均以毫米为单位. 应用动作以 kN 和 kN·m 为单位输入. 内部计算将值转换为 N 和 mm 以保持一致性.
• 该模块目前仅支持公制单位.

计算焊接强度取决于焊接类型，但一般原理保持不变，即我们通过最薄弱的平面检查失效. 对于角焊缝，我们使用三角法计算焊缝的喉部厚度，但对于全焊透对接焊缝等其他焊缝，失效平面会有所不同. 如果对接焊缝的强度高于钢材，并且对接焊缝的临界横截面积大于或等于母材的临界横截面积，我们甚至可能根本不需要计算焊缝的强度，只需检查贱金属的容量，因为它将更加关键.

单位长度焊缝的总容量通常确定为:

0.6 * fu * TT

哪里:

• fu 是焊缝的极限抗拉强度
• tt 是焊缝的喉部厚度

美国钢铁协会 360-16 使用以下方程计算焊接强度:

LRFD: Φ Rn = Φ * 负载计算 * 敬畏

自卫队: 螺栓组剪切和轴承检查 / Ω = Fnw * 敬畏 / Ω

哪里:

• Fnw 是焊缝金属的标称应力
• = 0.60 * 负载计算 * (1.0 + 0.50 * 罪恶1.5(θ))
• 其中 θ 是所需力的作用线与焊缝纵轴之间的角度
• FEXX 是填充金属分级强度
• Awe 是焊缝的有效面积
• φ = 0.75
• Ω = 2

欧洲规范 3 (EC3) 使用以下简化方法的等式计算焊接强度:

Fw,RD=a * fu / (0.577 * βw * γM2)

哪里:

• fu = 连接的较弱部分的标称极限拉伸强度
• a = 焊缝喉部厚度
• 对于等角角焊缝 = tw / √2
• 其中 tw 是腿长
• βw = 角焊缝的相关系数
• 0.80 对于S 235 钢级
• 0.85 对于S 275 钢级
• 0.90 对于S 355 钢级
• 1.00 对于S 420 钢级
• 1.00 对于S 460 钢级
• γM2= 1.25

其中上述计算是简化的焊接强度方法, 欧洲规范还有计算焊接强度要求的定向方法. 定向方法以不同的方式考虑焊喉上的法向应力和焊喉上的剪切应力，从而在法线方向上具有更高的强度. 评估定向焊接强度的公式为:

[σ⊥2 + 3 (τ⊥2 + τ||2 )]0.5 ≤ 福 / (βw * γM2)

和

σ⊥2≤ 0.9 * fu / γM2

哪里:

• σ⊥ 是垂直于焊缝喉部的法向应力
• τ⊥ 是垂直于焊缝轴线的剪应力
• τ|| 是平行于焊缝轴线的剪应力

在焊缝上没有法向应力的情况下，我们可以看到，如果我们重新排列直接法公式，我们将得到与简化方法相同的公式.

AS4100:2020 使用以下公式计算焊接强度:

ψ vw = ψ * 0.6 * 有趣的 * TT * 克尔

哪里:

• phi = 折减系数
• 0.6 通用 (全科医生) 角焊缝
• 0.8 用于结构目的 (SP) 角焊缝
• fuf =焊缝金属的抗拉强度
• tt = 焊缝喉部厚度
• 对于等角角焊缝 = tw / √2
• 其中 tw 是腿长
• kr = 搭接接头连接的缩减系数
• 1 对于典型的焊缝和搭接片小于 1.7 长度米
• 1.10 – 0.06 lw 用于搭接接头之间 1.7 m和 8 长度米
• 0.62 对于搭接接头大于 8 长度米

SkyCiv 焊接强度计算器可用于确定两个构件之间的接头在失效之前可以安全承受的最大载荷. 检查焊接能力是工程过程的关键部分，以确保连接结构完好并满足设计标准要求.

SkyCiv Blodgett 焊接强度计算器可用于一系列可能包括建筑施工的结构工程项目, 桥梁建设和许多其他基础设施项目. 焊接在汽车领域也有应用, 航天, 海洋 (造船), 铁路, 近海和采矿工程. 通常，由于性质和安全要求，这些行业有需要遵循的特定焊接法规.

与螺栓连接相比，焊接有几个优点：:

• 不去除钢材. 而焊接仅将材料添加到构件的侧面，螺栓连接将从钢型材中去除材料, 减少截面承载力并在构件中引入集中应力点.
• 焊接比螺栓连接更坚固. 如果结构工程师将连接设计为固定连接而不是销连接，这会有所帮助.
• 焊接连接可以提供更高的强度，因为它们提供连续的接头. 由于间距要求，螺栓连接对可提供的螺栓数量有物理限制，并且仅提供离散的约束点.
• 螺栓突出，而焊缝可以保持整洁和隐藏. 焊缝沿着现有接头延伸，比螺栓在视觉上的干扰更小，螺栓会远离梁端，并且比焊缝更不微妙.

在工程图纸上以图形方式表示杂草的方法中将焊缝视为线图案. 上述焊接能力计算器有 21 种可用焊接模式，基于《焊接结构设计》一书中概述的布洛杰特焊接类型. 这些焊缝图案代表了结构构件中常见的各种不同的横截面类型.

AS 4100 焊接能力计算器还允许导入典型钢截面的尺寸并将焊接图案编辑到自定义排列中. 使用平行轴定理和弹性理论解决定制焊接图案的计算.

结构工程中使用的焊接接头有多种类型. 一些常见的接头类型包括对接接头, T 型接头, 搭接接头, 角接头, 边缘接缝, 沟槽接头, 塞焊, 圆角接头, 点焊和缝焊.

对接焊缝用于将两块彼此平行的金属首尾相连.

角接焊缝是两个垂直方向之间的焊缝 (或接近垂直) 构件. 它们常见于底板和梁柱连接.

搭接焊缝用于焊接两个相互平行且齐平的重叠金属件. 角焊缝用于连接的一侧或两侧.

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