[发明专利]基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法

权利要求书

1.一种基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将step或iges格式的整体结构几何文件导入有限元软件中，利用软件的前处理功能对结构几何划分有限元网格；

S2、按照结构应力方法的要求指定单元和节点，将所关心焊缝的最小截面定义为薄弱截面；

S3、定义结构有限元网格的单元类型和材料参数，并施加符合结构受力状态的约束条件，从而获得完整的有限元计算模型；

S4、获得最不利载荷，作为模型求解时施加的结构载荷；

S5、利用有限元软件对模型求解以后，提取每一个主要承载焊缝薄弱截面上的节点力，利用结构应力方法，计算薄弱截面上的三个方向结构应力；

S6、提取三个方向结构应力的膜应力分量，分别作为Eurocode3标准中的三个焊缝应力来计算合成应力；

S7、按照Eurocode3标准的规定，根据焊接接头所连接母材种类和极限强度值，计算每一条关心焊缝的许用应力；

S8、将计算得到的每一个薄弱截面的合成应力与相应的焊缝许用应力进行对比，从而判断焊缝强度是否满足要求；若不满足要求，则重新进行接头设计，并重复步骤S1～S8。

2.根据权利要求1所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，有限元软件为ANSYS、Patran/Nastran、Abaqus或Hypermesh。

3.根据权利要求1所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S1中，在划分有限元网格时使用实体单元，并注意非熔透焊缝附近网格节点的连接关系，以准确模拟接头位置的传力特征。

4.根据权利要求1所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S4中，最不利载荷从结构设计时编制的计算大纲或相关行业标准中规定的结构载荷中选择。

5.根据权利要求1所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S5中，计算薄弱截面上的三个方向结构应力的方法具体步骤如下：

S51、提取每一个主要承载焊缝薄弱截面上有限元结果的单元节点力；

S52、沿截面长度方向将每一列节点的节点力分别等效转化为截面中线上的节点力F_i与节点弯矩M_i；

S53、基于平衡-等效原理，将节点力F_i与节点弯矩M_i沿焊缝长度方向转化为线力f_i和线弯矩m_i；

S54、计算截面各节点处的法向结构应力，以及两个方向的剪切结构应力。

6.根据权利要求5所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S54中，截面各节点处的法向结构应力的计算求解满足如下公式：

式中，σ为法向结构应力，包含膜应力和弯曲应力两个分量；t为板厚；σ_m为法向膜应力；σ_b为法向弯曲应力，f_x为x方向线力，m_z为z方向线弯矩。

7.根据权利要求5所述的基于结构应力和Eurocode3标准的非熔透焊缝静力强度评估方法，其特征在于，所述步骤S54中，两个方向的剪切结构应力的计算求解满足如下公式：

式中，τ_L为面内剪切结构应力，包含膜应力和弯曲应力两个分量；t为板厚；τ_Lm为纵向剪切膜应力，τ_Lb为纵向剪切弯曲应力，f_z为z方向线力，m_x为x方方向线弯矩；

τ_T为厚度方向剪切结构应力，只能计算膜应力分量；τ_Tm为横向剪切膜应力，f_y为y方向线力。