Расчет на прочность сварных швов: Как производится расчет сварных соединений для разных типов металлов

Расчет стыковых сварных швов на прочность, общие положения

Таблица 530.1 (Таблица Г.1 из приложения). Материалы для сварки, соответствующие стали

Расчет стыковых сварных швов

Общие положения, принимаемые при расчете металла сварного шва, ни чем не отличаются от общих положений, принимаемых при расчете элементов конструкций, в данном случае стальных. Т.е. для того, чтобы рассчитать сварное соединение, нужно сначала определить, в каком напряженно-деформированном состоянии находится свариваемый элемент конструкции.

От напряженного состояния материала зависит значение принимаемого расчетного сопротивления материала шва, которое следует принимать по следующей таблице:

Таблица 530.2. Расчетные сопротивления сварных соединений (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»)

Примечание: Общие указания, относящиеся к расчету угловых швов, приводятся отдельно.

Расчет стыковых сварных швов на прочность (по первой группе предельных состояний) выполняется по следующим формулам:

1. Прямых при центральном растяжении (рисунок 529.1.а)) или сжатии:

σ_w = N/l_wt ≤ R_wyγ_c (530.1)

где N — продольная растягивающая (или сжимающая) сила приложенная без эксцентриситета;

γ_с — коэффициент условий работы элементов конструкций и соединений, принимаемый по следующей таблице:

Таблица 530.3. Коэффициенты условий работы элементов и соединений стальных конструкций (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»)

2. Прямых при действии изгибающего момента:

σ_w = М/W_w ≤ R_wyγ_c (530.2)

где W_w = tl_w²/6 —  момент сопротивления рассматриваемого сечения;

М — значение изгибающего момента для рассматриваемого сечения, определяемое по эпюре «М».  

3. Прямых при действии нормальных и касательных напряжений (плоское напряженное состояние)

σ_w = 0.87(σ_wх² — σ_wхσ_wу + σ_wу² + 3т_wху²)^1/2 ≤ R_wyγ_c (530.3)

а также

т_wху

 ≤ R_wsγ_c (530.4)

4 Прямых при чистом сдвиге

По формуле (530.4)

5. Косых

Нормативные документы рекомендуют проектировать стыковые сварные соединения листовых деталей как правило прямыми швами (для полного провара используются выводные планки), чтобы уменьшить расход металла при изготовлении конструкций, поэтому никаких отдельных формул для расчета косых стыковых швов не приводится.

Как правило наклонное сечение косого стыкового шва не совпадает с главными площадками напряжений, т.е. материал шва находится в плоском напряженном состоянии и его следует рассчитывать по формулам (530.

3) и (530.4).

При центральном растяжении или сжатии также должны соблюдаться следующие условия:

σ_w = Nsina/l_wt ;≤ R_wyγ_c (530.5)

т_w = Ncosa/l_wt ≤ R_wsγ_c (530.6)

Объемное напряженное состояние при расчете стальных элементов конструкций и их соединений как правило не рассматривается.

Расчет и конструирование сварных соединений

Стыковые соединения. Для удобства передачи силовых пото­ков наиболее совершенными являются соединения встык, так как в них практически нет отклонений этих потоков, а следовательно, по­чти отсутствуют концентрации напряжений.

Поэтому из всех сварных соединений под динамической нагруз­кой лучше работают соединения встык. Кроме того, эти соедине­ния экономичны по затрате материалов. Основной недостаток сты­ковых соединений — необходимость весьма точно резать соединя­емые элементы, а часто и разделывать кромки.

Ручную сварку встык можно вести без специальной обработки кромок при толщине t соединяемых элементов до 8 мм, а при автома­тической — до t= 20 мм (рисунок ниже). При большей толщине элементов кромки для удобства сварки и для обеспечения полного провара разде­лывают (скашивают под углом). Скосы можно делать только с одной стороны (V- и U- образные швы, рисунки ниже) или с двух сторон (X- и К-образные швы, рисунки ниже). Односторонняя сварка проще в отношении производства работ, допускает контроль за проваром кор­ня шва (где больше всего дефектов) и последующее усиление со сто­роны корня (обратная подварка). Однако при односторонней сварке из-за усадки швов происходит коробление свариваемых элементов.

Разделка кромок стыковых сварных соединений

При двусторонней сварке (X- и К- образные швы) меньше объем шва, а следовательно, и ниже расход наплавленного металла. Этот фактор, а также симметричность расположения шва благоприятно отражаются на усадочных деформациях.

Недостаток двусторонней сварки — трудность контроля за качеством провара средней части (корня шва) повышенная сложность изготовления, так как необхо­димо вести сварку с двух сторон, для чего изделие приходится кан­товать. В начале и конце шва наплавленный металл получается низкого качества. Для устранения этого недостатка следует начинать и заканчивать сварку на специальных подкладках — выводных планках, временно удлиняющих швы (рисунок ниже). По окончании сварки эти планки вместе с начальными и конечными участками шва сре­зают, а торцы швов и прилегающие участки зачищают.

В случае соединения стыковым швом листов разной толщины переходцть от большей толщины к меньшей можно за счет соответствующего оформления наружной поверхности шва (рисунок ниже) только при условии, если разница в толщинах не более 4 мм, а величина уступа в месте стыка не превышает 1/8 толщины более тонкого листа.

Устройство стыкового шва в листах разной толщины

При большей разнице в толщинах и при динамических нагруз­ках следует предусматривать скосы у более толстого листа с укло­ном до 1:5 (рисунок ниже). За расчетную толщину стыкового шва при­нимаю толщину соединяемых элементов, а если толщина их раз­лична, то толщину более тонкого элемента (без учета наплавленного валика сверху). Расчётной длиной шва l

w, считают фактическую его длину за вычетом 2t, учитывающих непровар в начале и конце шва. Если сварка была начата и закончена на выводных планках, то умень­шение длины шва не производят.

Напряжения в шве проверяют но формуле

где N — расчетное усилие; R_wy — расчетное сопротивление сварно­го соединения встык растяжению или сжатию.

Расчетные сопротивления растяжению сварных соединений, выполненных ручной или полуавтоматической сваркой, при обычных способах контроля за качеством шва ниже, чем расчетные сопротив­ления основного стыкуемого металла, и потому прямой стык, выпол­ненный такой сваркой, не будет равнопрочен основному металлу. Для получения равнопрочного соединения применяют косой шов, кото­рый делают с наклоном 2:1 (см.

рисунок ниже).

При действии изгибающего момента М на соединение нормаль­ные напряжения в шве

O_w = M/W_w, 

где Ww = tl²_w / 6 — момент сопротивления шва.

В сварных соединениях встык, работающих одновременно на изгиб и срез, проверяют

Сварные соединения расчет на прочность соединений встык.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 7Следующая ⇒

Гипотезы положенные в основу расчета на прочность:

1)напряжения по длине и ширине сварного шва распределены равномерно.

2)встыковые швы разрушаются в зоне термического влияния.

3)угловые швы разрушаются по биссекторному сечению прямого угла сварного шва,

а)стыковое соединение под действием растягивающего усилия.

σ≤[ σ¹]

F/lδ≤[ σ¹]

 

 

б)сварной шов под действием момента в плоскости.

6M/δl²≤[ σ^‘]

 

 

в)момент из плоскости

6М/ δ²l≤[ σ^‘]

Одна деталь служит продолжением другой, работают как одно целое, передают с одной на другую все нагрузки.

1рис.-

стыковой сварной шов с отбортовкой.

2рис. — стыковой шов односторонний.

3рис. — стыковой сварной шов односторонний с подваркой.

4рис. — стыковой сварной шов с односторонним скосом двух кромок и подваркой

5рис. — стыковой сварной шов двусторонний, с двусторонним скосом.

6рис. — стыковой шов двусторонний, с двусторонним скосом двух кромок.

7рис. — стыковой шов односторонний с криволинейной разделкой двух кромок.

25 Сварные соединения внахлест

Одна деталь накладывается на другую. Осуществляется соединение угловыми швами. В зависимости от расположения шва относительно внешней силы различают:

1,лобовые

2,фланговые

3,комбинированные

4,косые

 

Лобовой сварной шов перпендикулярно F.

Косой сварной шов.

Фланговый сварной шов параллельный F.

Все нахлесточные соединения осуществляются угловыми швами.

Виды угловых швов:

1рис. Нормальный угловой шов

2рис. Выпуклый угловой шов

3рис. Специальный угловой шов

4рис. Вогнутый угловой шов

 

Выпуклый сварной шов не рекомендуется. Специальный угловой шов применим при вибрационной нагрузке. Вогнутый сварной шов применяется при ответственных случаях, при вибрационной нагрузке. Этот шов самый дорогой, т.к. требует глубокого проплавления и последующей механической обработки.

Рекомендации по конструированию.

1.длина фланговых швов ограничивается ( _Ф≤60к), во избежании концентрации напряжения, которое увеличивается с увеличением длины шва.

2.Длина лобовых швов не ограничивается

3.Длина лобового шва (стыкового, углового) не должна быть меньше 30мм., т.к. неизбежны дефекты шва при включении и выключении дуги.

4. длина нахлеста должна быть меньше 4 толщин соединяемых листов во избежании деформации в области шва.

Сварное соединение втавр.

Соединение осуществляется встыковыми для тонких деталей (рис. 1) и угловыми для массивных профилей (рис. 2).

сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные стыковым швом.
Конструирование шва заключается в подготовке кромок к сварке стыковым швом. Шов обычно делают непрерывным по всему периметру соединяемых деталей. Толщина шва обычно равна толщине деталей.
Подобные соединения могут воспринимать произвольно направленные нагрузки.
При сочетании нескольких силовых факторов применяют метод суперпозиции (независимости действия сил) (см. п. 1.4.8). Условие прочности шва
Сварные соединения втавр, нагруженнные отрывающими и сдвигающими нагрузками, выполненные угловым швом.
Конструирование шва упрощается, так как соединение осуществляется сваркой без подготовки кромок. Размеры шва при этом рекомендуется принимать по рекомендациям п. 1.5.2.
Соединение может быть нагружено произвольно направленными силами и моментами.
Обратите внимание, что условного деления швов на лобовые и фланговые для такого соединения не вводят, хотя при нагружении соединения сдвигающими силами и моментами такое деление можно ввести.
Швы тавровых соединений можно делать прерывистыми и непрерывными по всему сечению.
При расчетах тавровых соединений угловыми швами используют те же допущения, что и для нахлесточных соединений см. п. 1.5.12)
Дополнительно к п. 1.6.2.5, при действии на соединение изгибающих моментов М_х и М_y, возникают дополнительно напряжения, рассчитываемые так:

Если на соединение действуют несколько силовых факторов, приведенных к центру тяжести стыка, то, применяя метод суперпозиции, определяют последовательно , , , , , , и суммируют для наиболее нагруженной зоны сварного стыка

Пользоваться упрощенной методикой расчета тавровых соединений угловыми швами не рекомендуется.
Обратите внимание, что в формуле для некоторые члены суммируются алгебраически, другие — геометрически.

Читайте также:

 

Применение метода Hot-Spot в частотной области для оценки усталости сварных швов

1 Применение метода горячих точек в частотной области для оценки усталости сварных швов Dr. Ing. Сауро Ванникола 1 Др. Инж. Луиджи Де Меркато 2 Резюме Сварка широко используется во всех секторах производства, поскольку представляет собой эффективный и экономичный метод соединения металлов.Однако одна из основных проблем, связанных со сварными соединениями, заключается в том, что их усталостная прочность ниже, чем у соответствующего основного материала. В результате даже в хорошо спроектированной конструкции сварной шов является наиболее уязвимым элементом для усталостных нагрузок. Поэтому при любом расчете на усталость в первую очередь следует уделять внимание оценке сварных швов. Для этой цели были разработаны многие методы, такие как номинальное напряжение, эффективный надрез и метод горячей точки. В дополнение к этому реальная конструкция часто подвергается входным нагрузкам, которые являются случайными по своей природе, например, морская платформа, железнодорожное оборудование и т. Д.Таким образом, усталостное поведение конструкции необходимо анализировать в частотной области с точки зрения статистических моментов. В этой статье показано применение метода горячих точек для оценки сварных швов в произвольной среде. Компоненты тензора напряжений (компоненты Re и Im), полученные из гармонического анализа, фактически используются для расчета абсолютного максимального главного напряжения в определенном месте на фиксированном расстоянии от носка сварного шва вместе с соответствующими стохастическими переменными. Затем усталостное повреждение проверяется путем сравнения с повреждением, рассчитанным на том же образце, с использованием более точного метода эффективного надреза и анализируется с помощью программного обеспечения ncode DesignLife.Ключевые слова Анализ усталости при сварке, Случайная усталость, Метод напряжений в горячих точках, Железнодорожное оборудование 1 Инженер-конструктор, TRASFOR SA — Группа ABB, Молинаццо ди Монтеджио, Швейцария, 2 Старший инженер по НИОКР ABB CHDC Трансформаторы сухого типа, Молинаццо ди Монтеджио, Швейцария,

2 Введение Сварка используется во многих секторах производства, поскольку она представляет собой эффективный и экономичный метод для прочного соединения одинаковых металлов.Однако одна из основных проблем, связанных со сварными соединениями, заключается в том, что их усталостная прочность ниже, чем у соединяемого материала. В результате даже в хорошо спроектированной конструкции сварные швы являются самым слабым местом для усталости. Поэтому при любом расчете усталости следует сосредоточить внимание на оценке этого типа соединения. Для этого было разработано множество методов: номинальное напряжение, эффективный вырез и горячая точка. Номинальное напряжение — это самый простой и распространенный подход, при котором с глобальной точки зрения рассматриваются только общие количества.Это также используется в качестве основы для всех стандартов и правил проектирования. Это подразумевает использование эмпирических кривых S-N, категорий деталей и корректирующих факторов. Выбор категории деталей может быть непростым, особенно для сложных конструкций. Подход с эффективным надрезом — это вместо этого локальный метод, при котором изменение параметров формы сварного шва учитывается путем замены реальной формы сварного шва эквивалентной. Напряжение в горячей точке представляет собой промежуточный подход между глобальными и локальными методами и подходит для оценки усталостного разрушения, возникающего на носках сварных швов.Он основан на идеализированном распределении напряжений по толщине соединяемого элемента. Фактически, он включает в себя весь эффект повышения напряжения детали конструкции, за исключением того, что вызвано самим локальным профилем сварного шва. Структурное напряжение горячей точки может быть определено с использованием контрольных точек для экстраполяции на подошву сварного шва. Анализ усталости в частотной области Анализ усталости в частотной области — это оценка ожидаемого срока службы компонента, когда входная нагрузка или история напряжений, полученная от компонента, носит случайный характер и поэтому лучше всего определяется с использованием статистической информации о процессе. .Обычно это функция спектральной плотности мощности (PSD). Случайный процесс — это явление, которое в некоторой степени непредсказуемо меняется с течением времени. Фактически невозможно предсказать величину сигнала в момент времени t + 1 по времени t, даже если величина сигнала в момент времени t известна. Везде, где нагрузки являются случайными и присутствует динамический отклик конструкции, обычно желательно выполнить структурный анализ в частотной области с использованием PSD и передаточной функции. Первым шагом этого анализа является расчет частотной характеристики с помощью модуля Harmonic Analysis Workbench.Он обеспечивает передаточную функцию между компонентами тензора напряжений и входной нагрузкой в ​​частотной области. Затем передаточная функция должна быть возведена в квадрат, чтобы ее можно было использовать для анализа PSD. Второй шаг — это произведение входной PSD и возведенной в квадрат передаточной функции. Это дает PSD тензора напряжений, который компоненты конструкции будут испытывать при воздействии рассматриваемых входных нагрузок. С другой стороны, операции между квадратами величин приводят к сигналу PSD, в котором полностью отсутствует информация о фазе между каждой частотной составляющей.Если бы эта информация была доступна, ответный сигнал можно было бы воспроизвести во временной области, и для оценки циклов усталости можно было бы применить подсчет циклов дождевого потока. Следовательно, необходим другой метод прогнозирования распределения циклов дождевого потока. Было разработано несколько методов для расчета распределения циклов напряжения как функции PSD отклика. Дирлик [5], Лаланн [3], Стейнберг [6] и Рэлей [7] являются наиболее популярными методами для оценки распределения циклов напряжения, начиная с PSD напряжения.Каждый из этих методов подходит для конкретной области применения, поскольку был разработан с учетом различных опорных сигналов. Например, метод Рэлея подходит только для узкополосных сигналов и может быть слишком консервативным, если применяется к широкополосному сигналу. Однако все они предполагают, что история напряжений, представленная PSD, является стационарной, случайной, гауссовой и эргодической. После выбора подходящего метода подсчета дождевого потока статистическое распределение циклов напряжения может быть оценено на основе формы PSD напряжения с точки зрения его спектральных моментов.Спектральные моменты СПМ напряжения дают ожидаемое количество пиков и пересечение нуля сигнала напряжения. Все эти статистические величины можно использовать для расчета ожидаемого ущерба с помощью правила Палмгрена-Майнера. Методология Анализ методом конечных элементов широко используется на этапе проектирования как мощный инструмент для разработки легких и надежных конструкций. Как только модель конечных элементов доступна, области горячих точек напряжения могут быть легко обнаружены в конструкции, и точные значения могут быть получены при условии, что модель создана в соответствии с рекомендациями в [1], особенно в местах горячих точек.Как определено в этом руководстве, структурное напряжение горячей точки может быть определено либо путем измерения, либо путем расчета, как это делается в данном исследовании. Пик нелинейного напряжения устраняется экстраполяцией напряжения на поверхности

3 до носка приварки. Это подходящая процедура для горячих точек типа a и b, как указано в руководстве. Если мы имеем дело с детерминированной усталостью, обычно следует анализировать по крайней мере два случая нагружения, один для максимального и один для минимального главных напряжений.В случае случайного возбуждения компоненты напряжения в каждом узле доступны только со статистической точки зрения. Следовательно, невозможно продолжить определение детерминированной усталости. Таким образом, была разработана следующая процедура для восполнения этого пробела. Сначала необходимо выполнить гармонический анализ, чтобы рассчитать установившийся отклик конструкции и соответствующие компоненты тензора напряжений в каждой точке экстраполяции от носка сварного шва, как показано на рисунке 1. Рисунок 1: Пример пути экстраполяции для типа Сварной шов Компоненты тензора напряжений имеют действительную и мнимую составляющие, поскольку отклик колебательной системы всегда можно представить как действительную часть вращающегося вектора на комплексной плоскости.Как упоминалось выше, для оценки сварного шва нас интересуют основные напряжения. Обычно они определяются из собственных значений тензора напряжений. Определение абсолютного максимального главного напряжения из функции частотной характеристики, полученной с помощью анализа методом конечных элементов, затруднено, поскольку не существует общего решения для собственных значений комплексной матрицы. Согласно [3] альтернативный способ расчета главных напряжений состоит в том, чтобы найти собственные значения действительной и мнимой частей тензора напряжений по отдельности и взять абсолютный максимум главной АЧХ, составленный из действительных и мнимых собственных значений с наибольшая величина.Это приближение, но оно, вероятно, будет разумным, если только в критических частях частотного диапазона не будет значительного вклада более чем одной моды вибрации. Фактически, фаза каждой компоненты тензора напряжений может изменяться за счет вклада дополнительной моды колебаний. Это может привести к изменению основных направлений и, следовательно, главного напряжения вдоль каждой частоты. Шаги задачи на собственные значения кратко описаны в уравнениях ниже:

4 = () = d et ([]) = max () = () = 0 = d et ([]) = max () (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) = + (1.5) Этот расчет выполняется с помощью программы MATLAB. После расчета абсолютного максимального главного напряжения на каждом расстоянии его можно экстраполировать на горячую точку на основе одной из формул экстраполяции, приведенных в [1]. Абсолютное максимальное главное напряжение в горячей точке должно быть удвоено, поскольку диапазон напряжений должен использоваться для классов FAT, и возведен в квадрат, чтобы соответствовать входному спектру. Затем это умножается на спектр входной нагрузки. Рисунок 2: Пример входного спектра (слева) и PSD реакции на напряжение горячей точки (справа) Этот расчет дает спектр реакции в единицах МПа 2 / Гц (см. Рисунок 2 — справа).Это PSD абсолютного максимального главного напряжения на носке сварного шва. Его форма и амплитуда через его спектральные моменты используются для вычисления функции плотности вероятности диапазонов максимального абсолютного напряжения, как показано на рисунке 3, который представляет собой распределение циклов нагрузки диапазонов напряжений в соответствии с методом подсчета циклов дождевого потока. Самая известная эмпирическая формула для оценки распределения амплитуд дождевого потока — это формула, предложенная Дирликом [5], которая является результатом процедуры подбора по большому набору данных численного моделирования.Следует отметить, что этот подход дает распределение амплитуд, зависящее только от четырех спектральных моментов. Многие работы показали, насколько метод Дирлика намного превосходит другие существующие методы в оценке усталостных повреждений от дождевого потока.

5 Рисунок 3: Пример функции плотности вероятности диапазонов напряжений (Дирлик) Спектральные моменты, и, также используются для расчета ожидаемого числа пиков [] согласно (1.6). Функция плотности вероятности диапазонов напряжений, количества пиков, продолжительности испытания и свойств материала (параметры кривой Баскена) теперь может использоваться для расчета предполагаемого ущерба согласно (1.7). [] = (1.6) = [] = = [] [] (1.7) Где: [] — ожидаемое количество пиков, и — соответственно спектральный момент 4-го и 2-го порядка, [] — ожидаемое повреждение, равно абсолютное максимальное главное напряжение, — продолжительность испытания и — параметры кривой Баскена. Валидация методологии Описанная методика была принята для оценки усталостных повреждений на сварных пластинчатых испытательных образцах с поперечными креплениями.Эти испытательные образцы состоят из основной пластины шириной 70 мм с двумя поперечными вторичными пластинами, приваренными к основной пластине с помощью угловых швов (см. Рисунок 4).

6 Рисунок 4: Размеры испытательного образца К основному концу пластины (точка A) прикреплен точечный груз весом 150 кг. Затем образец шлифуют и фиксируют в точке C, как показано на рисунке 5. Все 6 узловых d.o.f. были установлены на ноль на соответствующей поверхности.Модель FE состоит из: — 104 328 узлов, контактных элементов, — 21 600 твердых элементов, — 21 762 всего элементов. Рисунок 5: Граничные условия и направление ускорения нагрузки

Приняты 7 элементов Solid186. Это элемент с 20 узлами, имеющий три степени свободы на узел, и подходит для моделирования неправильной геометрии. На рисунке 6 показано качество элементов как показатель качества сетки.Наилучшее возможное качество элемента — 1. Рисунок 6: Качество элемента сетки Нагрузка была определена как спектр ускорений, действующих в продольном направлении (см. Рисунок 5) в течение 4 часов со следующими параметрами: Частота [Гц] Ускорение [g 2 / Гц ] 150 5e e-4 Таблица 1: Параметры входного спектра нагрузки. Устойчивый отклик конструкции на синусоидальную входную нагрузку был определен с помощью гармонического анализа. Анализ был проведен с использованием метода наложения мод, поскольку он позволяет кластеризовать решение по собственным частотам конструкции и требует меньше времени и затрат на вычисления.Отклик с точки зрения составляющей напряжения был экстраполирован от контрольных точек на расстоянии соответственно d2 = 6 мм и d1 = 2,4 мм от носка сварного шва, как рекомендовано в [1] для типа горячей точки с мелкой сеткой и длиной элемента. не более 40% толщины листа. Каждый тензор компонента напряжения использовался для вычисления максимального главного напряжения в точках d1 и d2, как описано выше. Затем максимальная составляющая главного напряжения на носке сварного шва была экстраполирована с использованием следующей формулы интерполяции: = (1.8) Рисунок 7: Максимальная абсолютная основная FRF [МПа / г] на носке сварного шва

8 Строго говоря, правильным методом было бы сначала экстраполировать каждую составляющую напряжения на подошву сварного шва, а затем определить главное напряжение и его направление в горячей точке. Однако на практике достаточно экстраполировать либо максимальное главное напряжение, либо компонент напряжения, перпендикулярный носку сварного шва.Реакция установившегося состояния абсолютного максимального главного напряжения на носке сварного шва, должным образом возведенная в квадрат, затем умножалась на входной спектр, чтобы получить PSD максимального главного напряжения. Спектральные моменты были использованы для определения формы и амплитуды функции плотности вероятности диапазонов напряжений по Дирлику (см. Рисунок 8). Рисунок 8: Pdf диапазонов напряжений Параметры кривой SN, используемые для оценки усталостной долговечности детали на основе напряжений в горячих точках конструкции, приведены в таблице ниже: Класс FAT [МПа] Диапазоны напряжений (S) Диапазон напряжений в точке перегиба (1E + 7 циклов) [МПа] Для диапазонов напряжений выше точки перегиба Постоянные значения CN = C / S m Для диапазонов напряжений ниже точки перегиба m = 3 Постоянная амплитуда m = ee e15 Таблица 2: Кривая Баскена параметры для подхода горячей точки Переменная амплитуда m = 5 Суммирование повреждений, согласно правилу Майнера, проводилось с учетом воздействия напряжения выше и ниже точки перегиба.В частности, коэффициенты переменной амплитуды использовались для расчета кумулятивного повреждения для диапазона напряжений ниже точки перегиба. В этот момент оцененное совокупное повреждение следует сравнить с рассчитанным с учетом распределения циклов диапазонов напряжений зарегистрированного сигнала деформации на экспериментальном образце. Фактически, методология должна быть подтверждена путем сравнения результатов с результатами, полученными при испытании образца на вибростоле. Это будет сделано как продолжение этой работы.В качестве альтернативы кумулятивное повреждение, рассчитанное с помощью этой методики, было сравнено с оценкой с использованием метода эффективного напряжения надреза, что считается наиболее надежным методом оценки усталости сварных швов. Основная идея этой концепции заключается в том, что напряжение на носке и корне сварного шва рассчитывается на эквивалентной геометрии, где присутствует фиктивное увеличение радиуса надреза, как показано на рисунке 9. Таким образом, реальный контур сварного шва заменяется эффективным основанием надреза. радиус 1 мм.Метод ограничивается оценкой сварных соединений с точки зрения потенциальных усталостных разрушений от носка или корня шва. Для оценки усталости эффективное напряжение надреза сравнивается с одной кривой сопротивления усталости, имеющей следующие параметры: Класс FAT [МПа] м Таблица 3: Эффективное сопротивление усталости с надрезом для эффективного подхода с надрезом

9 КЭ-модель, использованная для оценки, показана на рисунке ниже: КЭ-модель состоит из: Рис. 9: КЭ-модель с эффективным выемкой — всего 450 828 узлов, контактных элементов, — 149 597 твердых элементов, — всего 150 332 элементов.Сетка содержит SOLID186 и SOLID185, которые представляют собой твердотельные элементы с 20 и 8 узлами соответственно. Переход между мелкой и крупной сеткой моделируется вырожденными элементами SOLID186. На рисунке 10 показано качество элементов как показатель качества сетки. Рис. 10: Качество элементов сетки Анализ гармонических откликов был выполнен с использованием модуля вибрации ncode DesignLife. Определены те же параметры, что и для анализа горячих точек (входные спектры, продолжительность теста и метод подсчета циклов). Полученное повреждение на носке сварного шва было взято за образец для сравнения с рассчитанными ранее.Кумулятивное повреждение Горячая точка Обычная эффективная выемка (ncode DesignLife) Таблица 4: Сравнение совокупных повреждений для случайного анализа Ущерб, спрогнозированный с использованием методологии на носке сварного шва, выше, чем рассчитанный с использованием подхода с эффективной выемкой. В основном это связано с различиями в параметрах кривой S-N и в

Новый эффективный метод оценки прочности сварных швов в соответствии с Еврокодом 3 с использованием метода конечных элементов в ANSYS Mechanical

1 Новый эффективный метод оценки прочности сварных швов в соответствии с Еврокодом 3 с использованием метода конечных элементов в ANSYS Mechanical

2 Программное обеспечение для инженерного моделирования и знания Perfect Engineering Торговый партнер ANSYS для клиентов из стран Северной Европы 800+ Более 70 сотрудников Поддержка, обучение и услуги Осло Вестерос Гётеборг Векшё Копенгаген Тампере Куопио

3 Saxat От Svetsen # Färdplan för fogningsbranschen Мал 3 ОКА användningen пр simuleringsstöd оч Moderna Verktyg för Konstruktion оч beredning пр svetsade оч sammanfogade Produkter Kunskapsnivån MASTE Hojas Inom Konstruktion оч beredning för Att Nya förbättrade tillverkningsprocesser ска kunna utnyttjas Optimalt.Initiativ Utbilda verksamma konstruktörer och stärka högskoleutbildningen inom konstruktion och beredning av svetsade och fogade produkter. Öka användningen av simuleringsstöd, beräkningsverktyg för konstruktion och verktyg för beredning av svetsade och sammanfogade produkter. Ge särskilt stöd till små företag att öka användningen av dessa verktyg.

4 Предпосылки Сварные конструкции являются обычным явлением в конструкциях, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации, и необходимость их оценки в соответствии с конкретными правилами является важной.Чтобы оценить прочность сварного шва, необходимо оценить распределение нагрузки в конструкции, чтобы получить силы на каждый сегмент сварного шва. Одним из примеров кода является Еврокод 3.

5 Еврокод 3 Оценка сварного шва из-за статических нагрузок Метод направленного действия: предполагается равномерное распределение напряжения на горловине сварного шва, что приводит к нормальным напряжениям и напряжениям сдвига, показанным ниже: = перпендикулярно плоскости сварного шва // = нормальное напряжение параллельно оси сварного шва = напряжение сдвига в плоскости, перпендикулярно оси сварного шва // // = напряжение сдвига в плоскости, параллельно оси сварного шва

6 Оценка сварного шва по Еврокоду 3 из-за статического электричества Нагрузки Направленный метод: компонент напряжения не учитывается при расчетах сопротивления сварного шва. Предполагается, что сварной шов имеет достаточную прочность, если выполняются оба следующих условия: // wfubg M 2 и 0.9 g M 2 f u f u = номинальный предел прочности при растяжении b w = коэффициент корреляции для материала согласно таблице 4.1 g M2 = частичный коэффициент безопасности для соединений. g M2 = 1,25 для сварных соединений

7 КЭ-анализ сварных конструкций С помощью FEM можно определить правильное распределение нагрузки даже для очень сложной геометрии и нескольких загружений. Однако оценка моделей КЭ в соответствии с нормами сварного шва — утомительная и трудоемкая работа, включающая извлечение сил сечения в местных системах координат и расчет коэффициента безопасности или определение размеров каждой толщины сварного шва.Этот контейнер для образцов имеет ~ 1000 угловых сварных швов и три варианта нагружения для оценки. Какой сварной шов и вариант нагрузки являются критическими?

8 Текущие ограничения КЭ-анализа сварных конструкций Оценка в соответствии с конкретными правилами обычно не включается в программы общего назначения, такие как ANSYS. Проверка кода доступна, например, в Гражданский FEM, но не для сварных соединений. Таким образом, возможность оптимизации сварной конструкции ограничена.

9 Новое решение в ANSYS ANSYS открылось для сторонних разработчиков для создания приложений, которые интегрируются в такие продукты ANSYS, как Mechanical, Design Modeler, Design Xplorer, Meshing и т. Д.С помощью приложений вы можете создавать, например, пользовательские загрузки и объекты постобработки, такие как любая стандартная функция ANSYS. У ANSYS есть рынок приложений, как бесплатных, так и платных. EDRMedeso вносит большой вклад

10 Прочность сварного шва по EDRMedeso Прочность сварного шва в соответствии с Еврокодом 3 или критериями пользователя Легко идентифицировать все ваши сварные швы в одном объекте результата Задайте толщину сварного шва или позвольте ANSYS рассчитать минимальную толщину сварного шва Контурные графики и подробные результаты список для каждой кромки в выбранном сварном шве

11 Использование прочности сварного шва Постройте КЭ-модель как обычно.Поддерживаются все типы элементов и соединений (см. Следующий слайд). Вставить объект результатов углового шва или стыкового шва. Определить сечение шва, геометрию, оценку, элемент результата, усреднение результатов и временной шаг. Решите модель и просмотрите результаты.

12 Иллюстрированное руководство по прочности сварного шва

13 Результаты измерения прочности сварного шва В папке решения создается текстовый файл сводки результатов для каждого объекта результата с тем же именем, что и объект результата.См. Пример ниже: Прочность статического структурного углового сварного шва Контактный сплошной сварной шов Время результата: 1 Тип сварного шва: односторонний сварной код: Еврокод 3 Идентификатор раздела Seqv_avg Snorm_avg Wuf_avg Wuf_max a_min FX (радиальный) FY (параллельный) FZ (осевой) [МПа] [МПа ] [-] [-] [мм] [Н] [Н] [Н] eeeee e + 04 Идентификатор раздела: Seqv_avg: Snorm_avg: Wuf_avg: Wuf_max: a_min: FX: FY: FZ: Идентификатор кромки сварной секции. (Используйте информацию о выборе на кромке с опциями Beta) Среднее эквивалентное напряжение для всего участка сварного шва, Среднее нормальное напряжение для всего участка сварного шва, Средний коэффициент использования сварного шва для всего сварного шва на основе общей нагрузки и площади сварного шва.Максимальный коэффициент использования сварного шва вдоль сварного шва на основе локального скользящего среднего. Расчетная минимальная необходимая толщина сварного шва для выполнения Wuf <1. Это значение рассчитывается на основе среднего сечения и может отличаться от результатов с плавающей средней толщиной. Сила сдвига, перпендикулярная или радиальная к контрольной поверхности сечения сварного шва (указана в единицах решения, например [Н]) Сила сдвига, параллельная или касательная к сечению шва (указана в единицах решения, например [Н]) раздел (указан в блоке решения, например.грамм. [N]) Eqv //

14 DEMO Model Контейнер, 210 деталей, двухсторонние сварные швы, 920 сварных сегментов Три ступени нагрузки (ускоряющие нагрузки), время растворения 70 секунд (малая модель)

15 DEMO Model Results Коэффициент использования сварного шва вдоль сварные швы. Модель соответствует критериям сварного шва, коэффициент использования меньше единицы. Оптимизировать размер сварного шва и долю промежуточного шва

16 Ручное илиАвтоматическая постобработка Демо-модель с 920 сегментами и тремя вариантами нагрузки. Ручная работа по оценке использования одного сегмента сварного шва, ~ 5 мин, всего ~ 80 ч! Определите локальную систему координат на сегменте сварного шва. Определите датчик силы, чтобы перечислить усилия сечения для каждого шага нагрузки. Экспорт списка сил, например MS Excel для оценки использования сварного шва для каждого шага загрузки. Обработайте БОЛЬШОЙ список данных и отслеживайте названия сегментов сварного шва, типа, размера и т. Д. Автоматизированный рабочий процесс, всего ~ 5 минут. Определите компоненты сварных швов, сварные швы кажутся эквивалентными по размеру и типу. В сварном шве может быть более 100 сегментов. Определите объект результатов и установите тип, прочность, размер шва.Оценить использование сварного шва, усилия, минимальный размер горловины в виде контурных графиков. Извлечь результаты из списка результатов для составления отчетов.

17 Генератор отчетов от EDRMedeso. Извлечь и создать отчет можно за считанные минуты с помощью генератора отчетов. анализ. Никаких ошибок копирования / вставки или трудоемкой верстки. Если модель обновляется новыми нагрузками или свойствами, отчет создается за секунды!

18 Диапазон напряжений [МПа] Перспективы на будущее: Усталость сварных швов В настоящее время разрабатывается соответствующее приложение «Усталость сварных швов», которое будет выпущено этой осенью на основе книги «Рекомендации по расчету сварных соединений и компонентов на усталость»: А.Ф. Хоббахер, Международный институт сварки Приложение будет поддерживать следующие методы: Номинальная горячая точка Эффективная выемка Кривая SN Номинальная горячая точка Эффективная выемка E + 00 1.E + 01 1.E + 02 1.E + 03 1.E + 04 1.E + 05 1.E + 06 1.E + 07 1.E + 08 1.E + 09 1.E + 10 Срок службы [N]

19 Выводы Использование ANSYS вместе с данными о прочности сварного шва и отчетом Приложение-генератор — это выигрышная комбинация. Ускорение в 10 раз. Оценка сварных швов и составление отчетов выполняются за минуты, а не за недели. Освободите время для инженеров, чтобы они могли проводить больше анализов и мгновенно предоставлять отчеты, чтобы быстрее принимать правильные решения.Гарантия качества. Содержание отчета соответствует реальной FE-модели, что делает его пригодным для проверки третьей стороной. Нет ошибок копирования / вставки или неправильных изображений. Прослеживаемость. Легко документировать разработку продукта и вносить новые изменения в отчет при появлении новых предпосылок. Документация автоматически сохраняется в проекте ANSYS. Интеграция процессов. Используйте шаблоны отчетов для конкретных компаний. Простота. Простой в использовании графический интерфейс ANSYS Mechanical.

20 СПАСИБО! Магнус Густафссон

Помощь в расчетах сварки — WELDING

Углеродный эквивалент

Параметры сварки / предварительный нагрев

Эффективное тепловложение / время охлаждения

Твердость в ЗТВ

Индекс

Данные, рассчитанные с помощью этой программы, предназначены только для информации и не охватывают всех деталей процедуры сварки.Следовательно, эта программа не дает гарантии в отношении свойств сварных соединений. В любом случае необходимо соблюдать основные стандарты сварки и строительства. Кроме того, следует принимать во внимание описание производственных свойств в наших технических паспортах материалов и соблюдать все необходимые уровни тщательного контроля качества.

______________________________________________________________________________________________________

ЭКВИВАЛЕНТЫ УГЛЕРОДА

Углеродные эквиваленты — это упрощенные параметры, которые пытаются оценить влияние легирующего содержания стали путем суммирования содержания различных легирующих элементов с помощью определенной процедуры усреднения.К настоящему времени было разработано множество углеродных эквивалентов, различающихся пригодностью для особых условий сварки и марки стали. Четыре наиболее распространенных эквивалента углерода рассчитываются здесь (в% по массе):

CET	: =	C + (Mn + Mo) / 10 + (Cr + Cu) / 20 + Ni / 40
CE	: =	C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15
CEN	: =	С + [0.75 + 0,25 * tanh (20 * (C — 0,12))] * [Si / 24 + Mn / 6 + Cu / 15 + Ni / 20 + (Cr + Mo + V + Nb) / 5 + 5 * B]
P см	: =	C + Si / 30 + (Mn + Cu + Cr) / 20 + Mo / 15 + Ni / 60 + V / 10 + 5 * B

Укажите содержание легирующих элементов, указанное в вашем акте проверки. Программа рассчитает различные углеродные эквиваленты.

Для эквивалента CET, который является предпосылкой для следующего расчета параметров сварки, диапазон допустимости следующий (в весовых%):

К:	0.05 — 0,32
Si:	≤ 0,80
Мин:	0,50 — 1,90
Cr:	≤ 1,50
Ni:	≤ 2,50
Пн:	≤ 0,75
Cu:	≤ 0,70
В:	≤ 0,18
Номер:	≤ 0,06
Ti:	≤ 0.12
В:	≤ 0,005

Если содержание легирующих элементов нарушает этот диапазон допустимости, этот элемент, а также параметр CET отмечаются красным.

______________________________________________________________________________________________________________

ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ / ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ

Расчет параметров сварки основан на методе B стандарта EN 1011-2 (Сварка — Рекомендации по сварке металлических материалов — Часть 2 Дуговая сварка ферритных сталей), описанного в приложениях C и D к этим правилам.

Этот метод описывает, как следует выбирать параметры сварки, чтобы избежать особенно холодного растрескивания в зоне термического влияния (HAZ). В любом случае для конкретной стали следует учитывать рекомендации по свойствам изготовления, приведенные в наших листах технических данных на материалы. Кроме того, пользователь должен обеспечить выполнение соответствующих стандартов, таких как EN 10 11.

Предварительный нагрев:

Предварительный нагрев очень полезен для предотвращения явления холодного растрескивания, поскольку он замедляет охлаждение ЗТВ и позволяет водороду, образующемуся во время сварки, уйти.Кроме того, предварительный нагрев улучшает ограничения, связанные со сваркой. Многослойные швы можно начинать без предварительного нагрева, если выбрана подходящая последовательность сварки и температура между проходами достаточна.

Температура предварительного нагрева — это самая низкая температура перед первым проходом сварки, которая не должна быть ниже, чтобы избежать образования холодных трещин. Для многослойных сварных швов этот термин относится к температуре второго и последующих проходов сварного шва и также называется температурой между проходами.В целом две температуры идентичны.

Температура предварительного нагрева зависит от следующих входных данных:

• Углеродный эквивалент CET (см. Выше): CET может быть явно введен здесь или рассчитан по содержанию легирующих элементов в углеродном эквиваленте меню. CET вставлен в весе —
%
• Толщина листа d: Толщина листа указывается в мм. Следует учитывать, что влияние толщины пластины имеет незначительное значение для пластин толщиной более 60 мм из-за трехмерного теплового потока.
• Содержание водорода HD: содержание водорода h3 указывается в мл / 100 г. Здесь можно ввести либо значение от 1 до 20 мл / 100 г, либо выбрать типичное значение в зависимости от используемого процесса сварки:

Типичное содержание водорода в сварочных материалах

Метод	Общее содержание водорода [мл / 100 г]
Ручная металлическая дуга MMA	5
Металлическая дуговая сварка в среде защитного газа MIG / MAG	3
Порошковая дуга Basic FCAW	5
Дуговая резка под флюсом Basic SAW	5

• Эффективное тепловложение: Эффективное тепловложение Q, которое дается как произведение подводимого тепла E, умноженного на коэффициент эффективности h, Q = h * E, здесь выражается в кДж / мм.Есть два способа учесть влияние эффективного тепловложения.
  — Зависимость между температурой предварительного нагрева и энергией сварного шва отображается в окне параметров сварки, которое отображается после ввода всех необходимых данных.
  — Кроме того, температуру предварительного нагрева можно явно рассчитать, подставив либо эффективное тепловложение Q в кДж / мм, либо тепловложение E в кДж / мм, а также коэффициент эффективности h, который зависит от используемого процесса сварки. Фактор эффективности подробно объясняется в _следующем разделе_.

Из приведенных выше данных минимальная температура предварительного нагрева рассчитывается следующим образом:

Tp =	697 * CET + 160 * tanh (d / 35) + 62 * HD 0,35 + (53 * CET-32) * Q-328

Диапазон допустимости этой формулы:

CET:	0,2% — 0,5%
д:	10 мм — 90 мм
HD:	1 мл / 100 г — 20 мл / 100 г
Вопрос:	0.5 кДж / мм — 4,0 кДж / мм

Влияние времени охлаждения:

Температурно-временной цикл имеет большое значение для механических свойств сварного соединения после сварки. На это, в частности, влияют геометрия сварки, подводимое тепло, температура предварительного нагрева, а также детали сварочного слоя. Обычно температурно-временной цикл во время сварки выражается временем t _8/5 , которое является временем, в течение которого происходит охлаждение сварочного слоя с 800 ° C до 500 ° C.

Максимальная твердость в ЗТВ обычно снижается с увеличением времени охлаждения t8 / 5. Если заданное максимальное значение твердости не должно превышаться для конкретной стали, параметры сварки должны быть выбраны таким образом, чтобы время охлаждения t _8/5 не попадало под конкретное значение.

С другой стороны, увеличение времени охлаждения приводит к снижению ударной вязкости ЗТВ, что означает уменьшение значений удара, измеренных в испытании Шарпи-V, или увеличение температуры перехода при ударе Шарпи-V. энергия.Поэтому параметры сварки следует выбирать таким образом, чтобы время охлаждения не превышало определенного значения.

Как правило, для свариваемых мелкозернистых конструкционных сталей время охлаждения для заполнения и покрытия сварных слоев должно составлять 10 и 25 секунд в зависимости от марки стали, указанной здесь. После соответствующей проверки можно без проблем применить и другие значения времени охлаждения t _8/5 при условии, что требования к качеству свариваемой конструкции полностью выполнены и проведена соответствующая аттестация процедуры сварки.

Кроме того, вы можете рассчитать диаграмму параметров сварки, которая показывает возможное количество подводимого тепла — температуры предварительного нагрева для заданного максимального и минимального времени охлаждения. Если вы хотите рассчитать явное время охлаждения, используйте следующий раздел (_Время охлаждения_).

Следующие параметры влияют на время охлаждения при его расчете или выборе и могут быть вставлены здесь для получения оптимальных параметров сварки:

• Толщина листа d: Толщина листа указывается в мм.Следует учитывать, что влияние толщины пластины имеет незначительное значение для пластин толщиной более 60 мм из-за трехмерного теплового потока. Геометрия сварки: влияние геометрии сварки учитывается факторами геометрии сварного шва F ₂ и F ₃ для двух- и трехмерного теплового потока. Значения коэффициента геометрии сварного шва для типичной геометрии сварного шва составляют:

Геометрия сварного шва	F 2 (двухмерный)	F 3 (трехмерный)
Наращиваемый шов	1.0	1,0
Заполнение проходов стыковых швов	0,9	0,9
Покрытие проходов стыковых швов	1,0	0,9 — 1,0
Угловой шов за один проход (угловой шов)	0,9 — 0,67 *	0,69
Угловой шов за один проход (тройник)	0,45 — 0,67 *	0,67

Фактор геометрии сварки F ₂ зависит от отношения эффективного тепловложения к толщине листа.При приближении к трехмерному тепловому потоку F ₂ уменьшается для случая однопроходного углового шва на угловом соединении и увеличивается для однопроходного углового сварного шва на тройнике. Поэтому здесь может потребоваться адаптивный расчет.

Здесь можно выбрать приведенные выше коэффициенты. Кроме того, также возможен свободный ввод данных в диапазоне от 0 до 1.

• Эффективное тепловложение: Эффективное тепловложение Q, которое дается как произведение подводимого тепла E, умноженного на коэффициент полезного действия h, Q = h * E, здесь выражено в кДж / мм.Влияние эффективного подводимого тепла в зависимости от температуры предварительного нагрева / промежуточного прохода, а также минимального и максимального времени охлаждения t _8/5 показано на диаграмме параметров сварки, которая строится после завершения необходимых значений.
• Предварительный нагрев / Температура между проходами: Влияние времени предварительного нагрева также отражается в диаграмме параметров сварки.
• Максимальное и минимальное время охлаждения:
  Из данных, приведенных выше, время охлаждения t _8/5 может быть вычислено, если принять трехмерный тепловой поток:

  t _8/5 = (6700-5 * T _P ) * Q * (1 / (500-TP) -1 / (800-T _P )) * F ₃

  Если тепловой поток является двумерным, время охлаждения зависит от толщины пластины и используется следующая формула:

  т _8/5 = (4300-4.3 * T _P ) * 10 ⁵ * Q ² / d ² * (1 / (500-T _P ) ² -1 / (800-T _P ) ² ) * F ₂

  Физически действительным является только большее значение, полученное из двух приведенных выше формул. Часто рассчитывается толщина переходной пластины dt, при которой происходит переход между двумерным и трехмерным тепловым потоком. Толщина переходной пластины составляет:

  d _t = SQR (((4300-4,3 * T _p ) * 10 ⁵ / (6700-5 * T _p ) * Q * (1 / (500 -T _P ) ² -1 / (800-T _P ) ² ) / (1 / (500-T _P ) -1 / (800-T _P )))

  Максимальное и минимальное время охлаждения зависит от марки свариваемой стали.Здесь можно выбрать время охлаждения, рекомендованное продуктами марки Dillinger. Как описано выше, можно выбрать другое время охлаждения при условии, что требования к качеству свариваемой конструкции полностью выполнены и проведена соответствующая аттестация процедуры сварки. Поэтому также возможен свободный ввод времени охлаждения. В любом случае следует также учитывать рекомендации, приведенные в наших технических паспортах материалов.

Блок параметров сварки

Из приведенных выше параметров создается окно параметров сварки, в котором указаны возможные комбинации эффективного подводимого тепла Q и температуры предварительного нагрева / промежуточного прохода T _p при соблюдении следующих условий:

• достаточный предварительный нагрев,
• Время охлаждения меньше максимального значения, определенного выше,
• Время охлаждения больше минимального значения, указанного выше.

Кроме того, включен прямой расчет температуры предварительного нагрева путем задания либо эффективного тепловложения Q, либо теплового ввода E и коэффициента эффективности h.

______________________________________________________________________________________________________________

ЭФФЕКТИВНАЯ ПОДАЧА ТЕПЛА / ВРЕМЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

Одним из определяющих параметров при расчете параметров сварки является эффективное погонное тепло. По исходным данным

• Электрическое напряжение U [В]
• Электрический ток I [A]
• Скорость сварки v [мм / мин]

сначала рассчитывается погонная энергия E [кДж / мм] по формуле

E = U * I / v * (60/1000) в кДж / мм.

Эффективное тепловложение Q получается путем умножения подводимого тепла на коэффициент энергоэффективности h, который зависит от применяемого процесса сварки.

Q = h * E

с КПД

Коэффициент энергоэффективности для различных сварочных процессов

Сварочный процесс	Коэффициент полезного действия h
Ручная металлическая дуга	0.8
Под флюсом	1,0
Металлический активный газ (MAG)	0,8
Металлический инертный газ (MIG)	0,7
Порошковая арматура (FCAW)	0,9
Вольфрамовый инертный газ (TIG)	0,7

Расчет на прочность

Расчет на прочность оборудования, работающего под давлением — обязательная поверка, необходимая для проведения процедуры подтверждения соответствия согласно ТР ТС 032/2012 «О безопасности оборудования, работающего под давлением».

Расчет на прочность служит для оценки безвредности оборудования при допустимых напряжениях. Процедура выполняется компьютерной программой, которая рассчитывает прочность и устойчивость резервуаров, устройств и их компонентов для оценки их несущей способности в рабочих условиях, а также в условиях испытаний. Для расчета прочности отдельных элементов установки, которые все работают под одинаковым давлением, толщина стенки и допустимое давление должны быть определены с помощью калибровочного расчета.Исходные данные, используемые для расчета, включают тип, геометрические характеристики и материал, из которого состоят компоненты, или, скорее, тип, положение опорных элементов и значение нагрузки. Результаты суммируются в форме полного отчета по компонентам установки, включая все промежуточные результаты расчетов.

Во избежание ошибок следует отметить, что одновременно возможны разные значения нагрузки. Фирма, выполняющая расчеты на прочность, несет ответственность за правильность применяемых норм и методов.Во время процедуры следует выбрать за основу метод расчета предельной нагрузки.

Расчет прочности включает следующую информацию:

• Исходные данные для расчета
• Фото оборудования
давления
• Условия эксплуатации
• Условия расчета
• Результаты расчетов

Правовая основа

Основу применяемых методов составляет:

Сфера применения

• Оборудование, работающее под давлением
• Трубопроводы
• Отопительные котлы
• Фитинги
• Детали оборудования с функцией безопасности

Калькулятор стандартного отклонения

Укажите числа, разделенные запятой, для расчета стандартного отклонения, дисперсии, среднего, суммы и погрешности.

Калькулятор связанной вероятности | Калькулятор объема выборки | Статистический калькулятор

Стандартное отклонение в статистике, обычно обозначаемое как σ , является мерой вариации или дисперсии (относится к степени растяжения или сжатия распределения) между значениями в наборе данных. Чем ниже стандартное отклонение, тем ближе точки данных к среднему (или ожидаемому значению), μ . И наоборот, более высокое стандартное отклонение указывает на более широкий диапазон значений.Подобно другим математическим и статистическим концепциям, существует множество различных ситуаций, в которых можно использовать стандартное отклонение, и, следовательно, множество различных уравнений. Помимо выражения изменчивости популяции, стандартное отклонение также часто используется для измерения статистических результатов, таких как предел погрешности. При таком использовании стандартное отклонение часто называют стандартной ошибкой среднего или стандартной ошибкой оценки относительно среднего. Калькулятор выше вычисляет стандартное отклонение совокупности и стандартное отклонение выборки, а также приближения доверительного интервала.

Стандартное отклонение совокупности

Стандартное отклонение совокупности, стандартное определение σ , используется, когда можно измерить всю совокупность, и представляет собой квадратный корень из дисперсии данного набора данных. В случаях, когда выборка может быть произведена по каждому члену генеральной совокупности, для определения стандартного отклонения генеральной совокупности можно использовать следующее уравнение:

Где x i — отдельное значение μ — среднее / ожидаемое значение N — общее количество значений

Для тех, кто не знаком с нотацией суммирования, приведенное выше уравнение может показаться сложным, но при обращении к его отдельным компонентам это суммирование не особенно сложно. i = 1 в суммировании указывает начальный индекс, т. Е. Для набора данных 1, 3, 4, 7, 8, i = 1 будет 1, i = 2 будет 3 и т. Д. . Следовательно, обозначение суммирования просто означает выполнение операции (x _i — μ ² ) для каждого значения до N , которое в данном случае равно 5, поскольку в этом наборе данных 5 значений.

Пример: μ = (1 + 3 + 4 + 7 + 8) / 5 = 4,6
σ = √ [(1 — 4.6) ² + (3 — 4,6) ² + … + (8 — 4,6) ² )] / 5
σ = √ (12,96 + 2,56 + 0,36 + 5,76 + 11,56) / 5 = 2,577

Стандартное отклонение выборки

Во многих случаях невозможно произвести выборку каждого члена в совокупности, что требует изменения приведенного выше уравнения, чтобы стандартное отклонение можно было измерить с помощью случайной выборки изучаемой совокупности. Обычным оценщиком для σ является стандартное отклонение выборки, обычно обозначаемое s .Стоит отметить, что существует множество различных уравнений для расчета стандартного отклонения выборки, поскольку, в отличие от выборочного среднего, стандартное отклонение выборки не имеет единой оценки, которая была бы беспристрастной, эффективной и имела бы максимальную вероятность. Приведенное ниже уравнение представляет собой «скорректированное стандартное отклонение выборки». Это исправленная версия уравнения, полученного в результате модификации уравнения стандартного отклонения генеральной совокупности с использованием размера выборки в качестве размера генеральной совокупности, что устраняет некоторую систематическую ошибку в уравнении.Однако объективная оценка стандартного отклонения очень сложна и варьируется в зависимости от распределения. Таким образом, «скорректированное стандартное отклонение выборки» является наиболее часто используемым оценщиком стандартного отклонения генеральной совокупности, и его обычно называют просто «стандартным отклонением выборки». Это гораздо лучшая оценка, чем его нескорректированная версия, но все же имеет значительную систематическую ошибку для небольших размеров выборки (N

Расчет на прочность — Большая химическая энциклопедия

Рис.3.24 Испытание гистерезиса гистерезиса прочности на разрыв (Эверетт и Берджесс). TjT, нанесен на график в зависимости от — Tq / Po, где — критическая температура, а p. — критическое давление объемного адсорбтива. Tq — это предел прочности при растяжении, рассчитанный по нижней точке закрытия петли гистерезиса. В), бензол О. ксенон, 2-2 диметилбензол. азот, 2,2,4-триметилпентан, диоксид углерода 4 н-гексан. Самая низкая линия была рассчитана по уравнению Ван-дер-Ваальса, средняя линия — по уравнению Ван-дер-Ваальса, модифицированному Гуггенхаймом, а верхняя линия — по уравнению Бертело.(С любезного разрешения Everett.) …

Типичная кривая насыщения и изменение средней энергии электронов в зависимости от приложенного поля. Средняя доля электронного роя, превышающая удельную энергию при каждой напряженности поля. Рассчитано в предположении постоянного сечения столкновения и распределения Максвелла-Больцмана. Нижнее изменение продуктов, типичное для участия ионных предшественников (метан) и возбужденных промежуточных продуктов (этан) с приложенной напряженностью поля… [Pg.254]

Молярные концентрации в миллимолях (количества в скобках — общая ионная сила, рассчитанная по уравнению 4), (O) 0,22 мМ 0,55 мМ SLS (В) l.OSмМ SLS (0) … [Стр. 12]

Кристаллические дислокации были изобретены (около 1930 г.) Орованом, Прандтлем и Тейлором, чтобы объяснить, почему чистые металлические кристаллы мягкие по сравнению с однородной прочностью на сдвиг, рассчитанной на основе атомной теории. У них это очень хорошо получается. Однако примерно 15 лет спустя (примерно в 1945 г.) было обнаружено, что чистые полупроводниковые кристаллы (например,g., Ge и Si) имеют твердость при комнатной температуре, сравнимую с рассчитанной однородной прочностью на сдвиг. Кроме того, было известно … [Pg.71]

Рассчитанная для I прочность на вращение такая же большая, как у бутадиена, скрученного на 20 °. В случае II, с метилом вне плоскости, R увеличивается примерно в 2 раза. Это показывает, что вклады в R диссимметричных заместителей хиральных цизоидных диенов могут быть сопоставимы и даже перевешивать вклады, возникающие из внутренней диссимметрии хромофор.[Pg.123]

Расчеты вращательной и дипольной прочности для CH-растягивающих колебаний L-аланина с использованием моделей локализованной молекулярной орбитали, нелокализованной молекулярной орбитали, атомного полярного тензора и фиксированного частичного заряда … [Стр.169]

Перед выполнением расчетов конструкции и прочности любой части установки высокого давления необходимо учесть ряд моментов, например: … [Pg.201]

Такое же различие можно провести между фактической ионной силой, рассчитанной на основе фактических концентраций, и стехиометрической ионной силой.[Pg.285]

Первый коэффициент в правой части, C, описывает шум в измеряемом спектре, а второй коэффициент, V / C, описывает мощность сигнала, рассчитанную как норму компонента модели Mi . Последний коэффициент, oh) t, называется коэффициентом перекрытия и может принимать значения от 1 до … [Pg.395]

Полиуретан, как и каучуки, имеет предел прочности на разрыв, рассчитанный с использованием

.