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IWE焊接结构设计

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国际焊接工程师培训(IWE)

国际焊接工程师培训(IWE)

焊接结构设计与焊接变形
焊接结构设计
讲解焊接结构的设计原则、 强度计算和优化方法。
焊接变形
分析焊接过程中产生的变 形和应力，以及如何控制 和减小变形的方法。
焊接接头形式
介绍各种常见的焊接接头 形式及其特点和应用。
焊接质量检测与控制
焊接质量标准
介绍国际和国内焊接质量标准和相关法规。
焊接质量检测
讲解焊接缺陷的检测方法和技术，如射线检测、 超声波检测等。
促进企业技术创新
提升企业形象和品牌价值
国际焊接工程师培训(IWE)不仅培养工程师 的技能，还激发他们的创新思维，推动企 业在焊接技术领域进行持续创新。
拥有高水平的焊接工程师团队能够提升企 业的形象和品牌价值，增强客户和合作伙 伴的信任和认可。
谢谢观看
国际焊接工程师培训(IWE)的重要性
提高专业技能
通过参加IWE培训，学员可以获 得国际认可的焊接工程师资格认 证，提高自身在焊接工程领域的
专业技能和水平。
增强职业竞争力
持有IWE认证的焊接工程师在国际 工程领域具有更高的职业竞争力， 能够获得更多的职业机会和更好的 薪资待遇。
促进国际合作
IWE认证是一种国际通用的焊接工 程师资格认证，持有IWE认证的焊 接工程师能够更好地参与国际工程 项目的合作与交流。
理论教学
教授焊接基本原理、工艺流程、材料特性等理论知识，为实践操 作提供理论支持。
实践教学
通过实际操作、实验和模拟等方式，让学生亲自动手进行焊接操作， 培养实际操作能力。
结合方式
在理论教学的基础上，结合实践操作，加深学生对理论知识的理解 和应用，提高实际操作技能。
案例分析教学
案例选择
01

动载焊接结构强度及设计--断裂力学

动载焊接结构强度及设计--断裂力学

1 概述
IWE-T/3.3-1/29
1962 1962 1965.12 1965 1968 1974.12
Kings 桥，焊制钢梁 澳大利亚墨尔本
原子能电站压力容器 法国 Chinon
合成氨用大型压力容器，内径 1.7 m 厚 149-150 m m 美国
“海宝”号钻井船椿腿 英国北海油田 球形容器 日本
动载焊接结构的强度及其设计
( IWE-T/3.3)
2009.03
断裂力学
( IWE-3.6)
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现以承 受动载为主的焊接结构，在远没有达到其设 计寿命时就出现破坏现象，通常发生脆性断 裂和疲劳断裂两大类破坏事故。
脆性断裂事故的焊接结构数量与安全工作 的焊接结构数量相比虽然是很少。但是，由 于这种事故具有突发性，不易预防的特点， 其后果往往是十分严重的，甚至是灾难性的， 所以引起人们高度重视。
和制造工艺及检验技术不完善等。
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
❑影响金属脆性断裂的因素：
威廉德式桥 比利时
油罐 德国汉茨 EC2（自由轮）货船 美国建造 球形氧罐，直径 13m 美国纽约 液化天然气圆筒形容器，直径 24 m，高 13 米，美国 俄亥俄
美国以外建造的商船 直径 4.57 m，水坝内全焊管道，美国
板梁式钢桥 加拿大 魁北克
大型油船“世界协和号”美国制造
损坏的情况及主要原因
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
国内典型例子
1995年1月8日发生在黑龙江省某地的糖厂， 该糖厂一台使用了20年的直径为24m、高16m 的圆筒形糖蜜贮罐在凌晨五点左右突然开裂， 导致4000吨糖蜜倾泻而出，造成人员和巨大 经济损失。事故原因为低应力脆断。

焊接工程师课程-IWE-3-3[1].14-15动载焊接结构的设计

焊接工程师课程-IWE-3-3[1].14-15动载焊接结构的设计

对无限大薄板： K=σ （π a)^(1/2)
da/dN,mm/次 10－1
△K=△σ (π a)^(1/2) 10－2
按帕瑞斯公式，亚临界扩展速率不受
试验几何形状和加载方式的影响，只 受应力强度因子幅值的影响。其过分 10－3
强调△ K和△ σ 作用，而忽视了
Kmax的增大，特别是Kmax趋近K1C时 对裂纹扩展的加速作用。
成就
不足
亚临界扩展速率 不受试验几何形 状和加载方式的 影响，只受应力 强度因子幅值△ K的影响。
忽视了Kmax的增 大，特别是Kmax 趋近K1C时对裂纹 扩展的加速作用。
裂纹扩展速率是C、 许多高韧性材料
r、△K和K1C的函 数， K1C越大 da/dN越小。
的K1C无法测得。
用m参数替代无法
测得的K1C。 当m=1时，华格公
公式1 公式2
Nf
ac da
N
Nf
N0

dN
N0
a0 c(K )
K a
n2
N 1 2
ac

ac

n 2
1

1, n

2
C n 2 ( a ) a0



if , n 2
N 1
1
ln ac
C ( a )n a0
由于π、ac、a0、n等都是不变或基本不变的数，可以合并到新常数C，故上2个公式 可以简化为：
Seq
1
n 1
n
( i
i 1
eq )2
2010第29期国际焊接工程师
班 编稿-上海交通大学陈立功
IWE-3/3.3 14-15 动载焊接结构的设计

国际焊接工程师培训(IWE)

国际焊接工程师培训(IWE)

可靠性。
焊接设备的维护与保养
设备定期检查
对焊接设备进行定期检查，发现并解决潜在问题，确保设备正常运 行。
设备保养计划
制定合理的设备保养计划，对设备进行定期保养，延长设备使用寿 命。
备件管理
建立备件管理制度，确保备件供应及时，降低因设备故障导致的生产 停滞风险。
谢谢观看
国际焊接工程师培训(IWE)的认证机构
国际焊接协会（ISOW）
国际焊接协会是国际焊接工程师培训的认证机构之一，其认证的焊接工程师证 书在全球范围内得到广泛认可。
美国焊接协会（AWS）
美国焊接协会也提供国际焊接工程师培训认证服务，其认证的焊接工程师证书 在北美地区具有较高的权威性。
02
国际焊接工程师培训 (IWE)课程内容
3
环保与可持续发展
焊接技术的环保和可持续发展成为行业关注的焦 点，未来将更加注重绿色焊接技术的研发和应用。
05
国际焊接工程师培训 (IWE)的实践应用
焊接工程项目的实施与管理
焊接工艺流程设计
根据项目需求，制定合理的焊接工艺流程，确保 工程项目的顺利进行。
焊接质量监控
通过各种检测手段，对焊接过程和成品进行质量 监控，确保焊接质量符合标准。
国际焊接工程师培训（IWE）是 一种专业培训，旨在培养具备国 际焊接工程知识和技能的人才。
该培训课程涵盖了焊接工艺、焊 接材料、焊接设备、焊接标准与 规范等方面的知识，以及实际操
作技能。
通过国际焊接工程师培训，学员 可以获得国际认可的焊接工程师 资格证书，提升自身在焊接领域
的专业水平。
国际焊接工程师培训(IWE)的重要性
焊接安全管理
制定并实施焊接安全管理制度，确保作业人员的 人身安全和设备安全。

iwe动载焊接结构的强度及其设计-断裂力学[最新]

iwe动载焊接结构的强度及其设计-断裂力学[最新]

1）板厚度的影响: 首先厚板在缺口处容易 形成三向应力的平面应变状态，另外板厚轧 制次数少，组织疏松，内外性能不均：
2）晶粒影响: 晶粒度对脆性转变温度有很 大影响，晶粒越细，其转变温度降低；
3）化学成分影响: 钢中C、N、O、H、S、 P增加钢中的脆性。
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
疲劳断裂
1 概述
第四章 脆断-4/45
由于解理断裂通常发生在体心立方和密集六方 点阵的金属和合金中，只在特殊情况下，如 应力腐蚀条件下，才在面心立方点阵的金属 中发生，因此面心立方点阵的金属（如奥氏 不锈钢），可以在很低温度下工作而不发生 脆性断裂。
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
（2）应力状态的影响
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
布局
焊缝
1 概述
IWE-T/3.3-1/29
损坏日期 1919 1934
1938-1940 1942
1942-1946 1943.2
1944.10
1949-1963 1950
1949-1951
1954
焊接结构断裂的典型事例
结构种类、特点地点 糖 蜜 罐 （ 铆 接 ） 高 14m， 直 径 30 m
2、非线性断裂力学 用有关弹塑性线性理论，来分析裂纹尖端存
在塑性变形区及其断裂破坏机理，用于中、低 强度具有较大韧性的材料。
2 断裂力学及在焊接中的应用 IWE-T/3.3-2/29 断裂力学的任务： ① 宏观裂纹源在什么条件下会导致失稳扩展 以致断裂； ② 建立裂纹尺寸和破坏应力之间的关系。
它对焊接结构安全设计、合理选材、改进 材质和施工工艺以及制定科学的概念标准等 都有重要意义。

国际焊接工程师培训(IWE)共54页文档

国际焊接工程师培训(IWE)共54页文档

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

IWE国际焊接工程师结构参考题

IWE国际焊接工程师结构参考题

国际焊接工程师IWE结构部分复参考题1.承受静载的焊接结构，断裂形式为：※A.脆性断裂；B.蠕变失效；C.失稳破坏；D.疲劳断裂。

2.在热负荷状态下，将导致；※A.低温脆性断裂；B.疲劳断裂；C.高温蠕变失效；D.形变断裂。

3.产生层状撕裂的原因，主要是：※A.轧制板材中平行于表面的非金属物夹层；B. 轧制板材中C.在厚度方向上的应力；D.平行于板表面的载荷过大。

4.层状撕裂主要发生在：※A.厚板的T型或十字街头；B.受剪切应力的搭接接头；C.沿板厚方向承受较大的应力接头；D板厚的对接接头。

5. 层状撕裂的防止办法有:A.焊缝连接的基础尽可能小；B.焊道数量应多；C.采用对接焊接；D.缓冲连接范围。

6.脆性断裂的决定因素：※A.焊接缺陷；B.多变载荷；C.加载速度；D.焊接应力;E.温度。

7.疲劳断裂的决定因素：※A.焊接缺陷；B. 多变载荷；C. 加载速度；D. 焊接应力;E. 温度。

8. 脆性断裂与疲劳断裂的的主要区别：※A.载荷方式不同，有静载、动载之分；B.完成时间不同;C.温度影响不一样；D.断口形状不一样。

9.板厚相差4㎜，单侧削边至少应为：A.4㎜；B.12㎜；C16㎜；.D20㎜。

10.承受动载的对接接头设计时，如果两个板差8㎜，则双侧削斜为：A.8㎜；B.16㎜；C.24㎜；D.32㎜11.不同板厚的对接接头，当板厚差多少时，应加工过渡斜面？A. 2㎜；B. 3㎜；C＞4㎜.; D＞6㎜.12.接头设计及焊接中，应注意的问题；※A.应保证构件上的作用力均匀分布，避免不必要的应力集中；B.不可避免的缺口，应尽量布置在地应力区或受拉应力区；C.保证良好的焊接质量，避免产生表面积内在的缺陷；D.对于截面变化较大的部位应采取较小的过渡半径。

13.对于下列3种结构，疲劳断裂的危险性顺序为：※A.2≤1≤3；B. 3≤1≤2；C. 2≤3≤1；D. 1≤3≤2。

13214.关于固定支座，下列哪种说法正确？A.有两个自由度，一个未知力；B. 有一个自由度，两个未知力；C.无自由度，一个未知力；D. 有一个自由度，一个未知力。

国际焊接工程师(IWE)培训课程中焊接标准体系

国际焊接工程师(IWE)培训课程中焊接标准体系

焊接填充材料—非合金钢及细晶粒钢气体保护及非气体保护金属电弧焊用药芯焊丝-分类 焊接材料—不锈钢及耐热钢用熔化极气保护及自保护药芯焊丝和填充丝—分类 焊接材料—热强钢熔化极气体保护焊药芯焊丝－分类
焊接材料—铝和铝合金实芯焊丝和焊棒—分类
焊接材料―镍及镍合金焊丝、焊带及填充丝—分类 焊接材料—高强钢焊条电弧焊用药皮焊条—分类
•ISO3834-4 •ISO3834-5 •ISO14731 •ISO15607 •ISO15609-1 •ISO15609-2 •ISO15609-3 •ISO15609-4 •ISO15609-5 •ISO15610 •ISO15611 •ISO15612 •ISO15613 •ISO15614-1 •ISO15614-8 •ISO9606-1 •ISO9606-2 •ISO9606-3 •ISO9606-4 •ISO14732 •ISO5817 •ISO10042 •ISO6520-1 •ISO6520-2 •1998 •2003 •2005 •1998 •2005 •2005 •1997 •2003 •2004 •2001 •2004 •2004 •2004 •2003 •2003 •2004 •2004 •2004 •2002 •金属材料熔化焊的质量要求——第四部分：基本的质量要求 •金属材料熔化焊的焊接质量要求——第五部分：确认符合ISO3834-2、ISO3834-3或ISO3834-4质量要求所需的文件 •焊接管理——任务及职责 •金属材料焊接工艺规程及评定——一般原则 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺规程——第一部分：电弧焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺规程——第二部分：气焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺规程——第三部分：电子束焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺规程——第四部分：激光焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺规程——第五部分：电阻焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——基于试验焊接材料的评定 •金属材料焊接工艺规程及评定——基于焊接经验的评定 •金属材料焊接工艺规程及评定——基于标准焊接规程的评定 •金属材料焊接工艺规程及评定——基于预生产焊接试验的评定 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺评定试验——第一部分：钢的弧焊和气焊、镍及镍合金的弧焊 •金属材料焊接工艺规程及评定——焊接工艺评定试验——第八部分：管子及管板接头的焊接 •焊工考试——熔化焊——第一部分：钢 •焊工考试——熔化焊——第二部分： 铝及铝合金 •焊工考试——熔化焊——第三部分：铜及铜合金 •焊工考试——熔化焊——第四部分：镍及镍合金 •焊接人员——金属材料机械及自动焊接操作工和电阻焊安装工的考试 •焊接——钢、镍、钛及其合金的熔化焊接头（高能束焊接头除外） •焊接——铝及铝合金的弧焊接头——缺欠质量分级 •焊接及相关工艺——金属材料中的几何缺陷分类——第一部分：熔化焊 •焊接及相关工艺——金属材料中的几何缺陷分类——第二部分：压力焊

IWE国际焊接工程师总复习-结构(1)解析

IWE国际焊接工程师总复习-结构(1)解析

V (Q) 0
Av q x V (Q) 0
V (Q)
Av
Q
x

Fd 2
Q
x

Ql 2
Q
x
maxV (Q)
Av
Q
x

Fd 2
Q
x

Ql 2
Q
x
1170 kN
minV (Q)
Av
Q
x

Fd 2
Q
x

Ql 2
Q
x

1170 kN
IIW Authorised Training Body
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。
IIW Authorised Training Body
—— 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℃）
1）Fd＝Q×l＝292.5kN/raining Body
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
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
a----支座反作用力的数量 z----构件之间反作用力的数量 s----杆件的数量

国际焊接工程师(IWE)培训课程中的焊接标准体系

国际焊接工程师(IWE)培训课程中的焊接标准体系

要原 因是 ＩＯ标 准 体 系 中 尚未 建 立 完整 的母材 标 准 体 Ｓ 系 ， 国 的母材 标 准又 不尽 相 同 ， 就焊 接 标 准体 系 而 各 而
言 ， Ｎ与 ＩＯ标 准 的框架 基本 相 同 ， 材采 用 Ｅ Ｅ Ｓ 母 Ｎ标 准
等 ）而 具体 不 同结 构 的设 计 方 面则 以在 欧洲 普 遍应 刚 ，
１ Ｉ Ｅ培 训课 程 中焊接 标准 体 系的构 成 Ｗ Ｉ ＷＥ课 程 中所 介绍 的焊 接 标 准可 分 为母 材 方 面标
Ｉ 相关 规 程设 置 的。 理论 培训 课程 由基础 理论 部分 Ｉ Ｗ 其 和 主课 程 两部 分构 成 ，基础 理 论部 分 分 为焊 接 工 艺及
设备 、 材料 及 材料 的焊 接 行 为 、 焊接 结 构 与设 计 三 门课
际企业 认 证提 供 人才 保 证 ，从 而 推 进企 业 参 与 国际 竞
争 ， 向 国际市 场 。 走
在 以上 几 类 国 际 资 格 人 员 中 ． 国 际 焊 接 工 程 师
训 课程 与 生产 实际 密切结 合 ， 出实用 性 。 中 ， ＩＯ 突 其 以 Ｓ
标 准 为主 的焊 接标 准 的学 习和 应 用 占有 非 常重 要 的 比 重 和地 位 ， 初步 统 计 ， 据 整个 课 程 中涉 及 到 的各 类标 准
准、 填充 材 料方 面 标 准 、 结构 设 计方 面 标 准及 质 量保 证 相关 方 面 的标 准 。
母 材标 准 方 面课 程采 用 Ｅ Ｎ系 列标 准 （ １ ， 主 表 ）其
表 １ 母 材 标 准
２ ０ ２年 第 ３期 ３
５
ｒ
蜉 掳 专家论坛
‰
结 构设 计 方 面标 准采 用 的原 则 是 有关 设 计 基础 内 容 方 面 的 标 准 采 用 ＩＯ 标 准 （ ＩＯ ５ ３ ＩＯ ９ ７ Ｓ 如 Ｓ ２５ 、 ６ ４ Ｓ

IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)

IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)

2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWS-3/3.9-7/18
（四）缺陷的影响
焊接缺陷对疲劳强度的影响大小与缺陷的种类、 尺寸、方向和位置有关。
1、缺陷形状：片状缺陷（如裂缝、未熔合、 未焊透）比带圆角的缺陷（如气孔等）影响大。
2、缺陷位置：表面缺陷比内部缺陷影响大。
3、缺陷受力方向与作用力方向垂直的片状缺 陷的影响比其它方向的大。
结构可以承受应力循环次数取决于：公称应
力范围及特定结构构件的细节类型。具体地讲 可以解析地以下式表示 ： （用于强度低于 700Mpa的材料）
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-12/18
R
rm
rs s
下式，中以：应力Δσ范R 围---定本义规的范疲中劳给强出度的（在如给图定1应8所力示循）环。次数
3、调整残余应力场，消除接头的应力集中处 的残余压应力均可以提高接头的疲劳强度，其 方法可以分为两类：
（1）结构和元件的整体处理，包括整体退火 或超载予拉伸法；
2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWES--3T//33.9.3--71/1/829
（2）对接头部位局部处理，即在接头某部位采用 加热、辗压、局部爆炸等方法，使接头应力集中 处产生残余压应力。
3 动载焊接结构的设计
IWES--3T//33.9.3--191//2198
（二）欧洲钢结构协会（ECCS）的钢结构疲 劳设计规范
本规范为承受疲劳载荷钢结构的评估、制造、
检查和维修，提供了系统的原理和方法，该文 稿受到在相关领域工作的大多数国际组织的审 核，并已作为 “第三本欧洲规 范”“Eurocode3”钢结构设计一书第九章“疲 劳”的基本资料。
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-8/18

IWE动载结构及设计314-15

IWE动载结构及设计314-15

n=2时，疲劳裂纹扩展寿命为：
NNf N 0C 1(1)n1na a0 c
2020/5/29
若以福曼公式为例，则： da C(K)n
dN (1r)KIC K
用⊿Kf表示对应于临界裂纹尺寸ac时的应力强度因子幅值，有：
Kf (1r)KIC
对于无限大板中心穿透裂纹的情况：
当 n2且 n3时N N f N 0 C ( 2 ) 2 n K 2 f K 1 0 n 2 K 1 fn 2 n 1 3 K 1 0 n 3 K 1 fn 3
2. 优先选用对接焊缝，尽可能少用角焊缝；
3. 采用角焊缝时最好用双面角焊缝，避免使用单面焊缝；
2020/5/29
动载焊接结构的设计ⅠⅡ
IWE-3/3.14-15
4. 采用带有搭接盖板的搭接接头，尽可能不用 偏心搭接；
5. 使焊缝（特别是焊趾、焊缝根部和焊缝端部） 位于低应力区（例如弯曲时中性带、承受小弯
③ 没有考虑千变万化的不确定因素。过去把这
些不确定因素的影响，涵盖在安全系数里，加以考虑。
2020/5/29
三、 焊接结构的疲劳寿命设计 IWE-3/3.14-15
3.1疲劳裂纹的亚临界扩展
一个初始裂纹 a 0的构件，只 有载荷应力达到临界值时 C （图1），亦即当裂纹尖端 的应力强度因子 K 1达到临界 值 K1C 时，才会失稳破坏。
具体可用下式表达：
NCRm
loN g lo C g m lo g R
式中的 ΔσR可由表５查出。
2020/5/29
3 动载焊接结构的设计ⅠⅡ
IWE-3/3.14-15
要说明的是：
第一： 表中的细节类型号（如160,140…） 是与表寿4命-6为的N细=节2×类1型06次号相应呼力应循；环另时外Δσ把R的图值１。８中它 的常幅疲劳极限定义为寿命为5×106次应力循

IWE焊接结构设计

IWE焊接结构设计

IWE焊接结构设计焊接结构设计2、不同载荷下的焊接结构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E D（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a D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℃）3、主静载焊接结构钢结构特点——钢材强度高，塑性、韧性较好；重量轻；材质均匀和力学计算的假定比较符合；制作简便，施工工期短；密闭性好；耐蚀性差；耐热不耐火；低温和其它条件下，可能发生脆断。

构件结构设计要求（受压条件下的失稳、桁架梁和实壁梁）——受压构件的弯曲失稳——轴心受力构件（轴心受力构件的常用截面形式可分为实腹式和格构式两大类）——受弯构件（实腹式受弯构件梁、格构式受弯构件桁架梁、梁的局部稳定和腹板加劲肋设计）按DIN18800-1钢制构件的限定和结构基础——钢材种类——钢材选择和证书——冷变形区域的焊接——焊接填充材料及辅助材料焊接的实壁梁——使用轧制型材可以很方便地改变实壁梁的高度，只需改变腹板的高度，可增大该处的惯性矩，并减小支座，但应注意在支承处验证其抗剪能力。

——在弯矩和剪力的作用下，需对受弯梁进行局部加强。

在L0长度区域内进行加强后，增大在该区域内的惯性矩，提高承载能力。

实壁梁加强板的配置及翼板加强时端部的焊接接头——由腹板及加强板组成的区域称作翘曲区，为提高梁的稳定性及承受弯曲和剪应力的能力，需对梁进行刚度加强，即：横向加强和纵向加强。

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焊接结构设计
2、不同载荷下的焊接结构
•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E D（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a D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℃）
3、主静载焊接结构
•钢结构特点
——钢材强度高，塑性、韧性较好；重量轻；材质均匀和力学计算的假定比较符合；
制作简便，施工工期短；密闭性好；耐蚀性差；耐热不耐火；低温和其它条件
下，可能发生脆断。

•构件结构设计要求（受压条件下的失稳、桁架梁和实壁梁）
——受压构件的弯曲失稳
——轴心受力构件（轴心受力构件的常用截面形式可分为实腹式和格构式两大类）——受弯构件（实腹式受弯构件梁、格构式受弯构件桁架梁、梁的局部稳定和腹板加劲肋设计）
•按DIN18800-1钢制构件的限定和结构基础
——钢材种类
——钢材选择和证书
——冷变形区域的焊接
——焊接填充材料及辅助材料
•焊接的实壁梁
——使用轧制型材可以很方便地改变实壁梁的高度，只需改变腹板的高度，可增大该处的惯性矩，并减小支座，但应注意在支承处验证其抗剪能力。

——在弯矩和剪力的作用下，需对受弯梁进行局部加强。

在L0长度区域内进行加强后，增大在该区域内的惯性矩，提高承载能力。

•实壁梁加强板的配置及翼板加强时端部的焊接接头
——由腹板及加强板组成的区域称作翘曲区，为提高梁的稳定性及承受弯曲和剪应力的能力，需对梁进行刚度加强，即：横向加强和纵向加强。

•桁架梁
——桁架梁的优点是，每个杆件的材料性能均可得到充分利用。

从焊接观点来说，每个杆件的截面形状选择以及节点的结构形式设计非常重要。

——杆件的截面形状可根据不同的条件进行选择，并有不同的方案（合理的焊接方案、合理的制作方案
、防腐技术方案）
——焊接节点
•型材的选择
——闭式型材：封闭式结构的优点是可充分利用其截面面积，并可将顶部承受的压应力传递到基础上，但却增加了受弯梁的连接困难，并将导致局部过载。

——开式型材：开式结构不能充分利用其截面面积，但却不存在受弯梁的连接困难，因此在工程结构上经常采用。

•钢质量组别的选择
——应力状态
——构件的重要性
——温度
——构件厚度
•框架转角结构
——角平分线上受载时的应力分布（应力分布不是直线而是双曲线；在直角截面上，平面交界处的拉应力，在转角凸出处上的分布一直为零；尖锐的转角凹进处，压应力在理论上上升到无穷大）。

•框架转角结构设计准则
——选R/h≥1
——内翼板的强度要高于外翼板
——框架转角区域的腹板加强
——对于径向力，采取通过径向的调整加强，同时增加板厚等措施，提高稳定性
——腹板和翼板之间的颈部焊缝测定为双轴应力状态
1．对于主要承受静载荷的钢结构，下面关于焊接接头描述正确的事：A
A：许用应力的确定基于焊接填充材料的力学性能；
B、残余应力可以忽略不计；
C、材料韧性值不需要考虑，除非设计温度较低（例如-30C~40C）
D、在一定的焊接条件下，通常将母材的强度作为确定许用应力的基础
（AC）2、与使用开式截面型材的桁架相比较，使用管材的桁架：
A：具有更高的承载能力；B、通常更重；C、焊接制造技术要求更高；的、使用高强钢的优势更突出。

（AD）3、焊接铝合金构件时，对焊缝表面喷丸将有什么影响；
A、提高构件的寿命；
B、对铝合金构件无影响；
C、对铝合金构件有负面影响；
D、提高疲劳强度
（B）4、如何提高铝合金对接焊缝的疲劳强度
A、清除铝的氧化皮；
B、喷丸处理；
C、TIG焊重熔焊缝；的
D、背面带衬垫焊接
（BC）5、电弧焊焊接热处理强化铝合金影响结构的性能，以下说法正确的事：
A、焊接接头的强度只受所使用填充材料的影响；
B、通过焊接的热传导降低了热影响区的强度；
C、如果可能焊缝应该布置在结构中应力较小的区域
D、为了获得较高的焊缝强度必须要保证低的热输入。

6、在焊接抗弯梁设计时，通过增强肋板的方法来提高抗弯梁的承载能力，下述哪些说法是错误的？（AD）
A、横向加强配置在具有较大弯矩的区域内；
B、横向加强配置在具有较大剪切力的区域内；
C、纵向加强配置在具有加大弯矩区域内；
D、纵向加强配置在具有较大剪切力的区域内；
E、加强肋板可根据需要选择开式或闭式截面
7、铝合金的对接接头坡口的制备，下列哪些说法是正确的？(BCD)
A、与钢结构的坡口制备相同；
B、比钢结构对接接头的坡口角度大；
C、因为焊接热扩散较快以及可能引起未熔合坡口角度必须较大；
D、为了使根部熔合良好，钝边下边缘必须要轻微斜切（反角）。

1.承受静载的焊接结构，断裂形式为：※（脆性断裂、形变断裂、层状撕裂和失稳破坏）
A.脆性断裂；
B.蠕变失效；
C.失稳破坏；
D.疲劳断裂。

3.产生层状撕裂的原因，主要是：※（T和十存在夹杂+应力）
A.轧制板材中平行于表面的非金属物夹层；
B.轧制板材中
C.在厚度方向上的应力；
D.平行于板表面的载荷过大。

4.层状撕裂主要发生在：※
A.厚板的T型或十字街头；
B.受剪切应力的搭接接头；
C.沿板厚方向承受较大的应力接
头；D板厚的对接接头。

5.层状撕裂的防止办法有:
A.焊缝连接的基础尽可能小；
B.焊道数量应多；
C.采用对接焊接；
D.缓冲连接范围。

6.脆性断裂的决定因素：※
A.焊接缺陷；
B.多变载荷；
C.加载速度；
D.焊接应力;
E.温度。

23.型材杆件截面的选取取决于什么条件？※
A.工作温度；
B.是否有利于保护，防止腐蚀；
C.是否有利于焊；
D.受载情况。

26.框架转角结构处的受力状况为：※
A.内边缘受力比外边缘小；
B.内边缘受压应力；
C.圆滑过度比直角过度的内应力
小；D.外转角处受的应力最大。

27.承受动载框架的转角，设计时应注意：
A.外翼板强度高与内翼板；
B.采用腹板加强；
C.内边缘进行圆整加工；
D.梁的高度大于内缘半径（即R/H＜1）
60.铝合金焊接热影响区是从焊缝中点及根部算起向各个方向延伸；
A.10㎜的区域；
B.20㎜的区域；
C.30㎜的区域；
D.40㎜的区域。

62.铝合金焊接后和钢相比：※（问法不同）
A.焊接接头软化：
B.焊接接头硬化；
C.铝合金的延伸率是钢的2倍；
D.铝合金
基本没有低温脆性问题。

63.关于铝结构的焊接，下列哪些说法正确？
A.破口角度尽量小；
B.应在根部一侧开斜口；
C.最好使用根部保护；
D.焊接性较好，
不需采取特殊措施。

6.下述哪些关于正应力的说法是正确的？
A．正应力平行地作用于截面
B．正应力是由轴向力和弯矩产生的
C．在承受弯曲载荷的梁上不会出现弯曲拉应力和弯曲压应力
D．人们把正应力划分为拉和压应力及弯曲拉应力和弯曲压应力
E．纯剪力载荷能够产生正应力
15．焊接结构设计时，为有效防止层状撕裂，下列哪些说法为正确：
A．与焊缝有效厚度aD有关√
√B．与接头型式和焊缝位置有关
C．与结构及焊缝区域的刚性无关
D．与焊接工艺无关
E．与材料的韧性无关
16．在承受主要静载的状态下，构件将发生以下哪些破坏形式？
A．蠕变
√B．脆性断裂
√C．层状撕裂
√D．失稳破坏
E．疲劳断裂
17．同一材料和相同材料用量的梁构件，截面面积相同而截面形状不同，如
√A．空心截面比实心截面好
B．空心截面中方形比圆形好
√C．空心截面中，封闭型比不封闭型截面好
D．空心封闭型各种截面中，构件厚度满足设计要求情况下，包围的面积
E．空心封闭型各种截面中，方型或矩型截面比圆型者好。