焊接結構力學的案例
理解結構力學：總結幾何不變體系組成規律 附結構力學教程龍馭球下載
（平行的三根鏈桿也看作會在無窮遠處相交）
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鋼結構焊接中對焊接材料的要求有哪些？
焊接材料要求
焊接材料熔敷金屬的力學性能應不低于相應母材標準的下限值或滿足設計文件要求。
【說明】焊接材料對焊接結構的安全性有著重大的質量影響，其成分、物理性能和工藝性能應符合相應國家標準的規定，施工企業應采取抽樣方法進行驗證。
1、焊接材料應儲存在干燥、通風良好的地方，由專人保管、烘干、發放和回收，并有詳細記錄。
【說明】焊接材料的保管要求主要是防止焊接材料銹蝕，防止受潮、變質，甚至脫落，影響正常使用。
低氫型焊條的烘干應符合下列要求:
1、焊條使用前在300-430°C溫度下烘干1. 0~2h，或按廠家提供的焊條使用說明書進行烘干。焊條放入時烘箱的溫度不應超過最終烘干溫度的一半，烘干時間以烘箱到達最終烘干溫度后開始計算;
2、烘干后的低氫焊條應放置于溫度不低于120 °C的保溫箱中存放、待用;使用時應置于保溫筒中，隨用隨取;
3、焊條烘干后放置時間不應超過4h，用于III , IV類結構鋼的焊條，烘干后放置時間不應超過2h。重新烘干次數不應超過2次。
【說明】低氫型焊條主要用于重要的焊接結構，對低氫焊條的要求更為嚴格。在低氫焊條包裝前一般均經過符合擴散氫要求溫度的嚴格烘焙，并進行密封容器包裝。如果密封包裝完好，包裝打開后立即使用，可不必進行烘焙;但包裝損壞或打開包裝后超過4小時后使用，應按本規范規定進行烘焙。
低氫型焊條焊接前進行高溫烘焙，去除焊條藥皮中的結晶水和吸附水，主要是為了防止焊條藥皮中的水分在施焊過程中經電弧熱分解而給焊縫金屬中帶入氫，而氫是焊接延遲裂紋產生的主要因素之一。
焊接調質鋼、高強度鋼及橋梁結構的焊接接頭，氫致延遲裂紋比較敏感，故對焊接材料中氫的來源控制更為嚴格。
展開 基于Battlle結構應力法的Fe-safe(Verity)焊接結構疲勞評估案例 ￥350
這是Battlle結構應力法Fe-safe(Verity)焊接結構疲勞評估的一個成功案例，附件中有理論基礎資料、國內外相關論文、從ABAQUS計算動態應力導入Fe-safe的方法。更多資料可討論交流分享。
Battlle結構應力法Fe-safe(Verity)疲勞評估案例.jpg
改進結構焊縫疲勞壽命計算結果.jpg
資料概覽.jpg
技術 | 熱處理工藝對TC18電子束焊焊接接頭力學性能的影響
摘要:
采用普通退火、去應力退火、雙重退火3種焊后熱處理工藝對TC18鈦合金電子束焊接接頭進行焊后熱處理，分別檢測母材、接頭的拉伸、沖擊等力學性能。試驗結果表明，采用雙重熱處理工藝的TC18母材與電子束焊接接頭，具有較好的抗拉強度、屈服強度、沖擊韌度。
一、前言
TC18是高合金化的α＋β相鈦合金，退火狀態下的組織中具有數量大致相等的α相和β相，是退火狀態下強度最高的鈦合金之一。特別適用于制造飛機機身框、梁、起落架結構，是飛機特殊承力部件的優選結構材料。
通常這些特殊承力部件采用較為先進的電子束焊接技術進行連接，但是電子束焊接同樣是一個復雜的熱物理化學冶金過程，會造成焊接接頭部位材料組織和力學組織性能的不均勻性。
為充分發揮TC18鈦合金電子束焊接結構件的潛在優越性，需要對電子束焊接接頭進行焊后處理。已有的研究表明，焊后熱處理會對焊接接頭的力學性能產生顯著影響。
本文將分別采用3種焊后熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭進行處理，檢測其拉伸力學性能、沖擊韌度、疲勞壽命，對比分析不同熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭力學性能的影響，這對大規模生產選擇能夠提高TC18電子束焊接接頭力學性能的焊后熱處理工藝提供借鑒參考。
二、試驗材料及試驗方法
2.1 試驗材料
TC18鈦合金是一種新型材料，其成分為Ti－5Al－5Mo－5V－1Cr－1Fe，本試驗中TC18鈦合金供貨狀態為雙重退火處理。從模鍛件上線切割切取200mm×200mm×20mm的焊接試板，進行表面加工，使焊接部位的粗糙度Ra=3．2μm。
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Ansys Workbench中拓撲優化后結構力學特性之可視化 | 結構優化新功能
圖四 拓撲條件
為了可視化拓撲優化后結構力學特性，我們需要設置Analysis Settings里的Output Controls的屬性：
Export Design Properties:當上游靜態結構或模態分析系統時，此屬性可用于結構優化分析，可以在與上游分析相對應的結構優化分析中創建變形、應力、應變等結果，能夠檢查優化設計的機械行為，在這里我們選用All Accepted Iterations。
Export Design Properties File Format:當指定導出Export Design Properties時顯示此屬性。選項包括 HDF5 文件（默認）和 VTK 文件（需要外部Reader），在這里我們選用推薦的HDF5 File，如圖五所示。
圖五 輸出控制
運行求解結構優化模型，完成后，可在Topology Density中查看優化后密度分布模型，如圖六所示。
圖六 拓撲密度
右擊Solution > Insert > Stress > Equivalent (Von-Mises)，快速輸出設計驗證值，查看拓撲優化后結構力學特征。
圖七 提取結果
圖八 輸出設計驗證值
通過以上同一模型在新舊版本中的操作對比，2022R1版本在操作步驟上更簡潔，在計算時間上更經濟，在結果查看上更直觀，小伙伴們不妨一試。
展開 結構優化新功能 | 拓撲優化后結構力學特性之可視化
圖四 拓撲條件
為了可視化拓撲優化后結構力學特性，我們需要設置Analysis Settings里的Output Controls的屬性：
? Export Design Properties:當上游靜態結構或模態分析系統時，此屬性可用于結構優化分析，可以在與上游分析相對應的結構優化分析中創建變形、應力、應變等結果，能夠檢查優化設計的機械行為，在這里我們選用All Accepted Iterations。
? Export Design Properties File Format:當指定導出Export Design Properties時顯示此屬性。選項包括 HDF5 文件（默認）和 VTK 文件（需要外部Reader），在這里我們選用推薦的HDF5 File，如圖五所示。
圖五 輸出控制
運行求解結構優化模型，完成后，可在Topology Density中查看優化后密度分布模型，如圖六所示。
圖六 拓撲密度
右擊Solution > Insert > Stress > Equivalent (Von-Mises)，快速輸出設計驗證值，查看拓撲優化后結構力學特征。
圖七 提取結果
圖八 輸出設計驗證值
通過以上同一模型在新舊版本中的操作對比，新版本在操作步驟上更簡潔，在計算時間上更經濟，在結果查看上更直觀，小伙伴們不妨一試。
文章來源于上海安世亞太 ，作者陳志梅
展開 鋼結構焊接工藝模板
一、范圍
本工藝標準適用于一般工業與民用建筑工程中鋼結構制作與安裝手工電弧焊焊接工程。
二、施工準備
2.1 材料及主要機具
2.1.1 電焊條：其型號按設計要求選用，必須有質量證明書。按要求施焊前經過烘焙。嚴禁使用藥皮脫落、焊芯生銹的焊條。設計無規定時，焊接Q235鋼時宜選用E43系列碳鋼結構焊條；焊接16Mn鋼時宜選用E50系列低合金結構鋼焊條；焊接重要結構時宜采用低氫型焊條（堿性焊條）。按說明書的要求烘焙后，放入保溫桶內，隨用隨取。酸性焊條與堿性焊條不準混雜使用。
2.1.2 引弧板：用坡口連接時需用弧板，弧板材質和坡口型式應與焊件相同。
2.1.3 主要機具：電焊機（交、直流）、焊把線、焊鉗、面罩、小錘、焊條烘箱、焊條保溫桶、鋼絲刷、石棉條、測溫計等。
2.2 作業條件
2.2.1 熟悉圖紙，做焊接工藝技術交底。
2.2.2 施焊前應檢查焊工合格證有效期限，應證明焊工所能承擔的焊接工作。
2.2.3 現場供電應符合焊接用電要求。
展開 【12月12-15日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算培訓
為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧，弄清ANSYS workbench焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構計算原理和操作技巧，特舉辦《焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算》培訓。本專題基于ANSYS workbench平臺，通過大量的理論和工程實例講解，使學員在較短時間內掌握ANSYS workbench的使用方法；掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構強度、疲勞、熱應力和蠕變的ANSYS workbench計算原理與計算技巧，弄清焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構動力學響應、優化設計與模態計算原理并掌握其計算技巧。本專題可為焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
二、時間及地點
2019年12月12日-12月15日 江蘇*南京 (第一天報到，授課3天)
三、主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
四、增值服務
1、贈送定制U盤一個；
2、同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
3、課程結束后領取該課程課件、配套CAE模型及相關學習資料；參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
展開 哥廷根大學張凱教授課題組《Small》：兼具可調結構色和力學性能的三維中空結構材料
然而，這些技術通常僅限于制備1D/2D結構（纖維或薄膜）。雖然已經證明了3D/4D打印可以獲得兼具復雜結構和有序CNC的潛力，但這種具有復雜結構的三維結構通常具有非連續表面，尤其是在垂直方向上。此外，這些技術中的許多參數會影響CNC在三維成型結構中的排列，例如ink的固有流變性/粘度、剪切速率、噴嘴幾何形狀和凝固劑的選擇。另一個關鍵問題是結構體的力學性能，在含有CNC的三維復合材料中，有序排列的CNC如何發揮作用？是否還有其他影響因素？
圖1 含有CNC的類雙曲面3D結構的制備過程。
近日，德國哥廷根大學張凱教授課題組通過“拉伸-松弛-干燥”動態共價水凝膠的方式制備了具有類似雙曲面的中空三維復雜結構（圖1）。這種方法的特點是CNC在里面是有取向的，且曲面具有連續性：基于機械拉伸和空氣干燥過程，動態水凝膠中的CNC可以單軸排列；除了力學增強之外，還提供額外的光學雙折射現象（圖2）；所獲得的類雙曲面結構參數可由原始水凝膠的形態和機械拉伸的條件控制；類雙曲面結構的表面可以通過空氣干燥過程進一步優化，從而獲得光滑、連續和彎曲的表面。更為重要的是，研究發現這種3D形狀結構的機械性能不僅依賴于CNC的有序排列，而且與結構固有的幾何形狀有很大關系（圖3）。這些結果將為設計和制造具有固定形態、力學性能和功能的先進材料提供新的視角。
圖2 類雙曲面3D結構的光學性質。
展開 力學趣談：斷裂力學是破解結構低應力破壞的金鑰匙（轉載自正脈CAE技術平臺）
圖7 裂紋隨時間擴展與損傷安全概念
工程師的現代化結構設計思想是，容許結構中出現裂紋，這就是所謂損傷安全設計。此設計概念與以往的設計思想大大發展了。這就是斷裂力學的巨大貢獻。
斷裂力學創立是具有兩個世紀以上歷史的固體力學發展史上具有里程碑意義的一個大建樹，它修改了傳統工程設計思想，避免了低應力破壞事件的頻繁發生。另外，損傷安全設計理念大大提高了材料利用效率，減輕結構重量。這對空天結構設計是至關重要的。
筑牢力學專業根基，開啟結構仿真進階路：一文了解張量分析與連續介質力學
</p><h3><strong>三、張量分析在連續介質力學中的應用</strong></h3><p><strong>張量分析為連續介質力學提供了不可或缺的數學工具，極大地便利了物理量的描述（應力、應變張量場分析）、坐標變換以及力學方程的推導（質量、動量、能量守恒方程推導）</strong>。不止如此，連續介質力學也為張量分析賦予了豐富的實際意義和應用價值。</p><p>比如在研究非牛頓流體、微極連續介質等復雜介質時，需要引入新的張量概念和運算規則。同時張量分析的新成果也為連續介質力學提供了更強大的理論支持，使得連續介質力學能夠處理更加復雜的物理現象，如在生物力學領域，利用張量分析可以更好地研究軟組織（肌肉、血管等）的力學行為。</p><p>除了理論層面的相互滲透，二者在工程應用中也協同進步，實現了不斷發展。</p><p>在土木工程的結構力學分析中，對建筑結構在地震等復雜載荷下的應力應變分析，以及機械工程的材料加工變形分析，都離不開兩者的緊密結合。它們的協同運用能夠顯著提高分析的準確性和可靠性，為工程設計和優化提供堅實依據。并且，隨著工程實踐的不斷推進，它們在相互促進中持續改進，為解決各類工程難題提供了更為有效的方法和技術。</p><p><strong>那么，如何才能學習了解張量分析與連續介質力學呢？</strong>小鄰在此為大家推薦<strong>《張量分析與連續介質力學》</strong>這門精品課程！課程旨在幫助用戶系統地學習張量分析與連續介質力學的基本理論和高級概念，進而深入鉆研理論物理、材料科學等前沿領域，為未來的學術探索和職業發展筑牢根基 。
展開 
【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算研修班
為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧，弄清Ansys workbench焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構計算原理和操作技巧，特舉辦《焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算》研修班。本研修班基于Ansys workbench平臺，通過大量的理論和工程實例講解，使學員在較短時間內掌握Ansys workbench的使用方法；掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構強度、疲勞、熱應力和蠕變的Ansys workbench計算原理與計算技巧，弄清焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構動力學響應、優化設計與模態計算原理并掌握其計算技巧。本研修班可為焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
時間和地點
2019年8月16-8月19日 北京
（第一天報到，授課3天）
主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
增值服務
1、贈送定制U盤一個；
2、同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
3、課程結束后關注公眾號可領取該課程課件、配套CAE模型及10套相關學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為研修班補充。
展開 焊接結構強度的基本理論
3、焊接結構產生脆性斷裂的原因
1）焊接結構本身：剛性大，整體性強，構件間很難發生相對位移，焊接應力很難消除，且對應力集中特別敏感。止裂能力差，裂紋容易在構件之間擴展，繼而擴展到整體。
2）焊接熱循環：熱影響區組織脆化，韌性下降。
改變材料脆性轉變溫度。對某些高強鋼，板厚為30 mm，線輸入達50000J/cm時，可使脆性轉變點升高50~100℃
3）焊接殘余應力：脆性材料降低材料實際承載能力。
產生應力集中，使微裂紋擴展成脆性斷裂源。
4）備料及成形加工
5）焊接缺陷：裂紋、未焊透等面缺陷可能直接成為斷裂源。
氣孔、夾渣等三維缺陷會降低結構的實際強度，并可能誘發微裂紋，如擴展到表面，就可能成為斷裂源。
4、防止焊接結構脆性斷裂的措施：1）正確選用材料；2）采用合理的焊接結構設計；3）不可采用過厚截面；4）了解焊接結構的工作條件
5、脆性斷裂的特征：無明顯塑性變形的低應力破壞，突然性強。
產生脆斷的原因
1）使用溫度低于脆性轉變溫度使塑性材料變脆；
2）焊接熱循環容易使熱影響區組織粗大，塑性下降;
3）焊接殘余應力使焊接接頭強度下降并且接頭處易產生應力集中；
4）焊接缺陷使結構的實際承載面積減小，并可能引起微裂紋；
5）備料及成形加工時容易引入缺陷和降低材料塑性；
6）焊接結構剛度大，焊接應力難消除，裂紋在構件之間擴展容易。
生產和設計中防止脆斷的措施：了解使用條件；合理設計結構；降低應力集中；盡量減少缺陷。
6、焊接結構的疲勞破壞：動荷載的概念：所謂靜荷載是指由零緩慢地增加到某一定值后保持不變或變動很小的荷載。構件受靜荷載作用時，體內各點沒有加速度，或加速度很小可忽略不計，此時構件處于靜止或勻速直線運動的平衡狀態。
在靜荷載作用下，構件中產生的應力稱為靜應力。
展開 焊接結構疲勞失效的原因
焊接結構疲勞失效的原因主要有以下幾個方面：①客觀上講，焊接接頭的靜載承受能力一般并不低于母材；而承受交變動載荷時，其承受能力卻遠低于母材，而且與焊接接頭類型和焊接結構形式有密切的關系。這是引起一些結構因焊接接頭的疲勞而過早失效的一個主要的因素；②早期的焊接結構設計以靜載強度設計為主，沒有考慮抗疲勞設計，或者是焊接結構疲勞設計規范并不完善，以至于出現了許多現在看來設計不合理的焊接接頭；③工程設計技術人員對焊接結構抗疲勞性能的特點了解不夠，所設計的焊接結構往往照搬其它金屬結構的疲勞設計準則與結構形式；④焊接結構日益廣泛，而在設計和制造過程中人為盲目追求結構的低成本、輕量化，導致焊接結構的設計載荷越來越大；⑤焊接結構有往高速重載方向發展的趨勢，對焊接結構承受動載能力的要求越來越高，而對焊接結構疲勞強度方面的科研水平相對滯后。
展開 solidworks焊接結構件庫GB下載
鋼結構件在工業領域應用的范圍很廣，從最簡單的零件架到鋼結構平臺都要使用到結構件，正是因為鋼結構件應用上的廣泛，solidworks給我們提供了一個結構件的專用繪制模塊。使用solidworks結構焊接模塊可以讓我們專注于結構的布局，實現結構件整體設計的快速迭代，同時在設計完成后可以直接生成結構件的切割清單，便于生產物料的組織。
下面，貓亮設計用一個角鋼制作的零件架來介紹一下solidworks結構焊接模塊的具體用法。
solidworks焊接模塊中結構件的繪制都是基于框架草圖繪制的。
solidworks的結構件庫內存儲的都是結構件的截面草圖數據。
使用solidworks繪制結構件的時候，我們只需要繪制好結構件的掃描路徑即可，也就是繪制好結構件的框架圖。
solidworks中焊接結構件框架圖的繪制是采用3D草圖繪制的，關于3D草圖的繪制及繪制基準面的切換技巧，在前面的內容中有過介紹，不熟悉的朋友可以看看前面的內容，這里就不做詳細介紹了。
使用【焊件】→【結構件】，我們按照下圖中先選擇好結構件的規格，這里使用的是國標件5X5的等邊角鋼。
在路徑線段中選擇草圖中頂部的四條直線。
同時選擇好邊角處理的方式，邊角處理是用于處理結構件和結構件連接處的連接方式的，如果不對邊角進行處理，那么結構件和結構件在連接處就會產生重復交叉的現象。
繼續使用【焊件】→【結構件】，分別添加鋼架的四個支腿，在添加的過程中，如果角鋼輪廓繞著掃描路徑的角度不對，我們可以在角度中給定一個角度值，調整角鋼的角度到我們想要的位置。
使用【焊件】→【剪裁/延伸】，處理四個支腿和頂部四個角鋼連接處的模型重復問題，在要剪裁的實體中選擇四個支腿，剪裁邊界使用平面進行剪裁。
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