1焊接结构学主编：方洪渊参编：董俊慧、王文先、刘雪松主审：田锡唐机械工业出版社第8章焊接结构设计3/144前言前言焊接是机械工程中的一种制造工艺技术。当金属结构采用焊接方法制造时，必须做该产品的焊接设计。焊接设计焊接设计包括焊接结构设计焊接结构设计、焊接焊接工艺设计工艺设计、焊接设备设计焊接设备设计、焊接工装设计焊接工装设计、焊接焊接材料设计材料设计、焊接车间设计焊接车间设计等。焊接结构设计是焊接产品设计的中心内容，是在全面考虑了焊接应力与变形、焊接接头强度、焊接结构断裂与疲劳性能、焊接结构力学特征等特点的基础上进行的。4/144主要内容主要内容8.1焊接结构设计的一般原则8.2焊接结构设计实例5/1448.18.1焊接结构设计一般原焊接结构设计一般原则则8.1.1焊接结构设计的一般思路1.焊接结构设计的基本要求所设计的焊接结构应当满足下列基本要求：（（11）实用性）实用性焊接结构必须达到产品所要求的使用功能和预期效果。（（22）可靠性）可靠性焊接结构在使用期内必须安全可靠,受力必须合理，能满足静载强度、疲劳强度、韧性、刚度、稳定性、抗振性和耐蚀性等各方面的要求。6/144金属材料应具有良好的焊接性能，焊接结构必须能够方便的进行焊接操作，能够进行焊前预加工和焊后处理，也具有焊接与检验操作的可达性。此外，焊接结构也应易于实现机械化和自动化焊接的要求。（（33）工艺性）工艺性（（44）经济性）经济性制造焊接结构时，所消耗的原材料、能源和工时应最少，其综合成本尽可能低。7/144对一个具体焊接产品来说，这些基本要求必须统筹兼顾，它们之间的关系是：以实用性为核心以实用性为核心，以可靠性为以可靠性为前提前提，以工艺性和经济性为制约条件以工艺性和经济性为制约条件。此外，在可能的条件下还应注还应注重结构的造型美观重结构的造型美观。8/1442.焊接结构设计的基本方法对于大型复杂的焊接结构设计，一般分为初步设计初步设计、技术设计技术设计和工作图设计工作图设计三个工作阶段。其中最重要的确定焊接结构形状和尺寸的任务是在技术设计阶段完成。从发展的角度来分从发展的角度来分，设计方法有传统设传统设计方法计方法和现代设计方法现代设计方法，焊接结构设计目前大量采用的仍然是传统设计方法，如许用应力设计法；大型或重要的焊接结构设计，逐渐采用现代设计方法中的可靠性设计法；随着计算机和有限元方法的发展，对于焊接结构局部细节，已经开始采用有限元数值模拟辅助设计方法。9/144（（11）许用应力设计法（传统））许用应力设计法（传统）许用应力设计方法又称安全系数设计法或常规定值设计法，是以满足工作能力为基本要求的一种设计方法。对于一般用途的构件，设计时需要满足的强度条件或刚度条件分别为：工作应力≤许用应力工作应力≤许用应力(8-1)(8-1)工作变形≤许用变形工作变形≤许用变形(8-2)(8-2)或者安全系数≥许用安全系数或者安全系数≥许用安全系数(8-3)(8-3)10/144许用应力、许用变形和许用安全系数一般由国家工程主管部门根据安全和经济的原则，按照材料的强度、载荷、环境情况、加工质量、计算精确度和构件的重要性等予以确定。在我国，锅炉、压力容器、起重机、铁路车辆、桥梁等行业都在各自的设计规范中确定了各种材料的许用应力、许用变形和许用安全系数。11/144许用应力是构件工作时，允许的最大应力值。在静载条件下，焊接结构中母材的许用应力是根据材料的极限强度除以安全系数确定的，即[σ]=σc/nc(8-4)式中：[σ]为许用应力；σc为材料的极限强度（对于塑性材料为屈服点σs或屈服强度σ0.2，对于脆性材料为抗拉强度σb）；nc为安全系数。11）母材的许用应力和安全系数）母材的许用应力和安全系数12/144例如，钢制压力容器设计用的母材安全系数按GBl50—1998规定选用；起重机金属结构设计用的母材安全系数和许用应力按GB3811—2005规定选用。如果设计某金属构件时，没有相应的设计规范或规程可遵循，则安全系数的取值范围可参考表8-1。13/144表表8-18-1机械设计中安全系数取值范围机械设计中安全系数取值范围序号适用场合安全系数1可靠性很强的材料，如中低强度高韧性结构钢，强度...
