国际焊接工程师培训3.3.17动载结构设计Ⅳ讲解.ppt

3/3.17动载焊接结构的设计Ⅳ Design of dynamically loaded welded structures 小结 疲劳强度设计一般原则及不同的设计法 计算方面的验证 缺口状态 动载结构设计应用及相关标准 IIW Authorized Training Body 国际焊接学会授权的培训机构 哈尔滨焊接技术培训中心 Harbin Welding Training Institute 国际焊接工程师培训课程 Training Course for International Welding Engineer IIW Authorised Training Body 1 概述 起重机械包括吊车已应用了很多年，在1963年就已制订出了针对吊车及吊车轨道中钢制构件的焊接标准DIN120，并一直延用了34年，直到1974年才重新制订了DIN15018“吊车”标准及1984年制订了DIN4132“吊车轨道”标准。DIN15018标准同时也是“动载结构的基础标准”。 2 目前适用的标准 DIN15018—T1：吊车，钢制梁架的原理、计算 DIN15018—T2：吊车，钢制梁架，制造原理11 DIN15018—T3：吊车，钢制梁架，汽车吊的 吊车及吊车轨道 3 应用范围 DIN15018标准适用于吊车及其附件，以及吊车的钢制梁架。 4 结构设计基础 载荷形式分类： 主载荷：包括自重及提升载荷，同时还应考虑到所有垂直作用于吊车上的力。 附加载荷：包括风力、斜拉产生的分力，温度的影响，以及电器装置、扶梯、平台和围栏等 特殊载荷：包括翻转力、缓冲力和检验载荷。 在多轴应力状态下，必须对构件及焊缝中的比较应力进行验证。 焊缝的许用应力（DIN15018） 对动载结构需进行工作强度验证，也称作动载应力验证。对吊车而言，当载荷状态为H级，应力循环次数大于2×104时，需进行工作强度验证。与此相关的参数是应力作用状态。即应力的大小及作用频率。根据应力的上、下限及状态系数P分为四种理想的应力作用状态。 B6 B6 B5 B4 S3 重 B6 B5 B4 B3 S2 中等 B5 B4 B3 B2 S1 轻 B4 B3 B2 B1 S0 很轻 应力组别 应力作用状态 有规律性的重载下连续工作 有规律性的连续工作 有规律性的断续工作 载荷作用时间短间歇时间长 ＞2×106 6×105~2×106 2×105~6×105 2×104~2×105 应力循环总数N N4 N3 N2 N1 应力循环次数 应力组别 DIN15018—工作强度曲线和应力组别 5 缺口状态 在DIN15018和DIN4132标准中把缺口状态分为八种，其中三种是对打磨或钻孔构件而言，即W0，W1和W2，后五种是针对焊接构件：K0，K1，K2，K3，K4。K0表示缺口效应很小。不同缺口状态的举例如下： DIN15018—缺口状态K0（很小的缺口效应） DIN15018—缺口状态K0 DIN15018—缺口状态K1（小的缺口效应） DIN15018—缺口状态K2（中等的缺口效应） DIN15018—缺口状态K3（大的缺口效应） DIN15018—缺口状态K4（很大的缺口效应） DIN15018—缺口状态K4 在进行工作强度验证时，首先应确定其许用应力值，表19中给出了与极限应力比?值相关的许用上限应力计算公式。其中对压应力和拉应力的计算是不同的 6 许用应力的确定 27 45 63 75 84 B6 38.2 63.6 89.1 106.1 118.8 B5 54 90 126 150 168 B4 76.4 127.3 178.2 212.1 237.6 B3 108 180 252 (300) (336) B2 152.7 252.4 (356.4) (424.2) （475.2） B1 K4 K3 K2 K1 K0 缺口状态 St 37和St 52 材料 应力 组别 DIN15018—工作强度验证?=-1时的许用应力 表10中给出了构件和焊缝的许用剪应力计算公式，从公式中可以看出在同一条件下，焊缝的许用剪应力要大于构件的许用剪应力 7 许用应力的补充 德国标准 2.2.1标准DS952 根据有轨车辆（铁路）产品焊接接头的应力集中状况和受力状态，将焊接接头分为A－Ｈ(其应力集中程度愈来愈大)等很多种等级（见图16），其疲劳强度（愈来愈低）也示于右侧图中。 钢制烟囱的焊接 按DIN4133-1991标准，对接接头、HV接头、HY接头形式见表11，据焊缝及其检验比例分成8种类型。 受拉杆件 拉杆或连杆主要承受拉、压载荷