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1、 （3）工艺性；（4）经济性。2 焊接结构设计的基本方法 （1）许用应力设计法 工作应力许用应力 工作变形许用变形 安全系数许用安全系数 1）母材的许用应力和安全系数 （8-4）2）焊缝的许用应力 母材许用应力乘以系数。第1页/共34页 （2）可靠性设计法 把与设计有关的强度、载荷、尺寸和寿命当作随机变量，采用概率理论和数理统计的方法进行处理，设计结果更符合工程实际。（3）有限元数值模拟辅助设计法 1 从实用性和可靠性分析焊接结构的合理性 （1）合理选择基体材料和焊接材料 使用性能和工艺性能、经济性。第2页/共34页第3页/共34页 （2）合理设计焊接结构形式 1）良好的受力状态 2）重视局部
2、构造 3）有利于实现机械化和自动化焊接 （3）合理设计焊接接头形式 第4页/共34页（4）合理布置焊接接头位置 第5页/共34页第6页/共34页 对接接头受力较均匀，重对接接头受力较均匀，重 要的受力焊缝应尽量选用要的受力焊缝应尽量选用第7页/共34页焊件不在同一平面，产生附加弯矩，金属消耗量也大，焊件不在同一平面，产生附加弯矩，金属消耗量也大，一般应避免采用。但不需开坡口，焊前准备简便，装一般应避免采用。但不需开坡口，焊前准备简便，装配时尺寸要求不高，对于受力不大的平面联配时尺寸要求不高，对于受力不大的平面联结与空间架构，采用搭接可以节省工时。结与空间架构，采用搭接可以节省工时。第8页/共3
3、4页 受力比对接接头复杂，接受力比对接接头复杂，接 头成一定角度必须选用头成一定角度必须选用第9页/共34页密集、交叉的焊缝，会加密集、交叉的焊缝，会加大热影响区及焊接应力大热影响区及焊接应力第10页/共34页不合理变形最变形最小小最好是能同时施焊最好是能同时施焊第11页/共34页最大应力处易产生应力集中！第12页/共34页 a)a)平焊平焊 b)b)横焊横焊 c)c)立焊立焊 d)d)仰焊仰焊 焊缝的空间位置焊缝的空间位置 焊条电弧焊焊条电弧焊电阻点焊或缝焊电阻点焊或缝焊 便于施焊第13页/共34页第14页/共34页 2 从工艺性及经济性分析焊接结构的合理性 焊接结构的工艺性及经济性与备料工
4、作量、结构形状尺寸、生产批量、焊接可达性、工艺装备条件、工艺水平及人员水平等因素有关。（1）备料工作量 焊缝金属填充料尽量少、焊接可达性好、坡口加工容易、便于控制焊接变形。（2）焊接结构形式与焊接工艺选择 铸焊、锻焊组合工艺是常用的工艺形式，可以根据生产条件及批量综合考虑。也可以考虑其它工艺方式。第15页/共34页 （3）焊缝的可焊到性和可检测性 （4）减少焊接工作量 减少焊接工作量也就意味着减少焊接应力与变形，减少焊接材料使用量。（5）焊接变形的控制 （6）劳动环境条件 （7）材料的合理利用 合理解决节省原材料与增加工艺成本的关系，以降低总成本为目标。（8）方便生产组织与管理第16页/共34
5、页 1 改造结构的设计 （1）铆接结构的改造 （2）铸造结构的改造 详细分析铸造结构，只 可以改造铸造工艺所决定的构造形式，不可以改造功能性的构造形式。1）注意所用材料性质上的差别；2）注意铸造结构工艺与焊接工艺不同的要求；3）要注意振动和屈曲问题。第17页/共34页 2 考虑自动化焊接的结构设计 在焊缝位置的设置、接头形式的选择、焊接顺序的安排、操作空间等方面都要考虑焊接自动化问题。自动化焊接不但提高生产效率，而且提高焊接质量以及质量稳定性。3 考虑现代化生产管理的设计 焊接结构设计应当主动适应现代化生产管理系统的要求，以有利于生产组织与管理。第18页/共34页8.2 焊接结构设计实例焊接结
6、构设计实例 1 焊接机身设计的要求 （1）强度；（2）刚度；（3）尺寸稳定性；（4）减振性。2 焊接机身的设计 （1）材料的选用 （2）焊接接头的设计 主要考虑减振性要求。1）采用T形焊接接头；2）采用断续焊缝；第19页/共34页 3）加强筋板的应用。（3）焊接接头的位置 1）避免在加工表面上布置焊缝；2）避免在配合面上布置焊缝。（4）保证焊接构件的定位精度 （5）防止加强筋板被钻穿第20页/共34页 1 压力容器焊接接头的分类 A、B、C、D、E、F六类。2 压力容器焊接接头的设计要求 （1）压力容器中的A类和B类焊接接头 这两类接头必须都为全焊透对接接头形式。（2）压力容器中的C类焊接接头
7、 不要求全焊透，采用局部焊透的丁字接头。（3）压力容器中的D类焊接接头 插入式接管全焊透丁字接头、局部、带补强的丁字接头等。（4）压力容器中的E类焊接接头 采用双面开坡口的全焊透角焊缝接头形式。第21页/共34页第22页/共34页 3 压力容器焊接结构设计 （1）焊接强度设计 1）薄壁容器 按式8-5、8-6、8-7计算。2）厚壁容器 按式8-8计算。（2）压力容器材料的选择 4 圆筒形容器结构与接头的设计 （1）圆筒形容器的组成 筒体、封头、法兰、接管、支座是圆筒形容器的主要组成零件。第23页/共34页 （2）圆筒形容器焊接接头的设计 1）纵向焊缝和环向焊缝 对接接头，平滑过 渡，与母材等强
8、度是纵向焊缝主要要求。环向焊缝强度要求较低。2）容器上的支管连接 图8-22、8-23。第24页/共34页3）管板连接4）开孔与补强第25页/共34页 5 多层容器结构与接头的设计 （1）层板包扎法；（2）绕板法 （3）热套法；（4）绕带法。6 球形容器结构与接头的设计 （1）典型的球形结构 图8-27。第26页/共34页 （2）球形容器的制造方法 1）分片预制、现场整体装焊方案；2）吊装旋转整体装焊方案；3）分带预制、整体叠装焊接方案。1 薄板结构的稳定性；如果薄板构件受轴向应力小于临界应力，则可以认为薄板构件将不会发生局部失稳。如果压应力ycr，则薄板结构发生失稳。第27页/共34页 2
9、基于稳定性的薄板结构设计 （1）合理设计截面形状 第28页/共34页（2）设置加强筋（3）薄板压形 第29页/共34页（4）焊接方法 点焊、高能束焊等焊接应力与变形小的焊接方法。第30页/共34页期末考察题1 用自己语言描述焊接应力与变形的基本机理。2 简述焊接残余应力对构件静载强度的影响。3 为什么焊接接头比铆接接头容易产生脆性断裂。4 简述影响焊接结构疲劳性能的主要因素。5 简述焊接结构的力学合理性。6 进行机床机身的焊接结构设计，并把其与铸造机 床机身进行比较。第31页/共34页焊接结构复习题 一 绪论 1焊接结构的特点；2构件焊接性；3焊接结构。二 焊接应力与变形 1 应力与变形过程；2焊接残余变形形式；3焊接残余应力；4 调整焊接残余应力与变形的焊前、焊中、焊后措施；5 预变形法；三 焊接接头 1 焊接接头的基本属性；2 应力集中的概念；3 焊接接头静载强度计算；4 焊接接头的基本形式；5 力学方面影响焊接接头性能的因素。第32页/共34页四 脆性断裂 1 铆接与焊接接头的对比；2 造成结构脆性断裂的基本因素；3 影响金属脆性断裂的因素；4 缺口的概念。五 疲劳强度 1 影响疲劳强度的因素；2 疲劳强度概念 3 提高疲劳强度的工艺措施；六 焊接结构分析 对焊接结构实例的力学特点进行分析。第33页/共34页感谢您的观看。感谢您的观看。第34页/共34页