在機械結構中，會遇到需考慮鈑金焊接組件承載的情況。

   針對這種情況，我的處理方式是，對鈑金件進行抽殼處理，同時延長連接或斜面連接，共節點處理。再根據結構對外載荷的響應，對應力較大區域的焊縫進行關注。

   通常情況下，只會有那么幾處應力值較大，需要關注。再根據應力值較大區域的周邊應力情況，進一步排除一些區域，那需要仔細思考的也只有很少的幾處了。

      以一個T字型的連續角焊縫為例

   如上圖的這個模型，兩個厚度5mm的板（Q235），豎板高度100mm,T字型，連續角焊縫，焊縫高度3mm。對于真實結構來說，不會這么簡單，但是可采取的方法是一樣的。

      

    

    如結果如上圖所示，等效應力最大值113Mpa，這個結果肯定是不準確的，參考值。但上方點取的位置處102Mpa，這個是精度有保障的。當然它所校核是豎板的強度。

    如果是這樣結果的區域，從分析上來說，通常情況下就可以不用管了。畢竟焊縫強度是高于母材的。        

     如結果如上圖所示，等效應力最大值170Mpa，參考值。但上方點取的位置處157Mpa。其實，很容易看出來，應力值主要是彎矩引起，豎直方向的正應力，即彎曲應力構成了等效應力。如果根據現有的點取的157Mpa位置，向下插值，下方的應力值預期能超200Mpa了。

   這種情況下，若超過根據工況類型和基于屈服強度相應安全系統下的許用應力值，需要考慮下焊縫強度校核。

   從有限元的分析結果可以看出，焊縫的外載僅需考慮彎矩作用（可以通過截面獲取焊縫處的力和力矩，當然也可以在該處采取接觸）。

   根據機械手冊  焊縫高度3mm,即 ：

  角焊縫計算厚度, 

   焊縫應力  

    焊縫許用應力 取值98Mpa 根據焊條選擇，詳見機械手冊 焊縫強度滿足要求。 

    其實從公式上不難看出，手冊上的計算公式，是有假定條件的，假定應力在焊縫計算厚度上是均勻分布的。 

         

 

 焊縫的計算截面對y軸的慣性矩 ：

 

 焊縫的計算截面的抗彎系數：

    

    焊趾、焊根細節難以從設計層面上控制，實際加工時肯定每個都有些差別。焊縫附近的應力很復雜，應力集中、熱應力、內應力很難確定。假定應力在焊縫計算厚度上是均勻分布的，顯然是不會成立的。但這是一種根據工程實際的一種校核方法，再結合工藝、工況類型等信息，確定允用應力，是經過大量實際確實可行的，納入到了手冊工具書中。當然也可以采用德國、美國相關的規范。

    當然這上面采取的焊縫校核是針對的普通的機械設備，若是面對壓力容器等有詳細規范要求的設備，那需要按其具體要求處理。如壓力容器，仍可采用類似方法，在關鍵區域采用子模型技術，提取邊界位移，做詳細的實體建模計算，結果的應力線性化等，在這里就不進行展開了，有機會后期會專門針對這一問題專項交流。

    下期會針對螺栓連接結構做進一步的交流，歡迎留言。 

源自CAE技術交流平臺