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技术支持中心知识库文章焊缝 / IDEA StatiCa 中的焊缝
焊缝 / IDEA StatiCa 中的焊缝
焊缝尺寸和长度
焊缝自动设计/焊缝尺寸确定
缺失焊缝校核
板件与焊缝碰撞检查
焊缝与接触操作的组合
焊缝 – 自动设计、输入、警告、可视化
对接焊缝升级模型
部分熔透(PJP)坡口焊缝
IDEA StatiCa 中焊缝是如何建模的
钢结构高级分析类型
焊缝 / IDEA StatiCa 中的焊缝
焊缝尺寸设计
焊接截面的焊缝规范校核
连接相同板件的焊缝和螺栓的警告
焊缝扩展区域
按欧洲规范(EN)和印度标准(IS)进行焊缝校核的具体说明
焊接节点分析
焊缝规范校核(EN)
焊缝规范校核(AISC)
根据加拿大标准的焊缝规范校核
根据澳大利亚标准进行焊缝规范校核
根据中国标准进行焊缝规范校核
根据香港规范的焊缝规范校核
根据印度标准的焊缝规范校核
根据俄罗斯标准的焊缝规范校核
焊缝 / IDEA StatiCa 中的焊缝
SteelConnection designMember designKnowledge baseConnection

焊缝 / IDEA StatiCa 中的焊缝

本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

本文提供了有关焊缝和焊接节点的所有必要信息,包括焊缝模型说明以及软件工作流程演示。

理论背景

请阅读我们理论背景中关于焊缝模型的基本信息。总述部分描述了计算模型本身:

理论背景:焊接节点分析

针对每个受支持的国家标准的理论背景具体内容:

  • 焊缝规范校核 (EN)
  • 焊缝规范校核 (AISC)
  • 焊缝规范校核 (CISC)
  • 焊缝规范校核 (AS)
  • 焊缝规范校核 (IS)
  • 焊缝规范校核 (HKG)
  • 焊缝规范校核 (GB)
  • 焊缝规范校核 (SP)

焊缝在 IDEA StatiCa 中如何工作?

您可以在焊缝在 IDEA StatiCa 中如何建模一文中找到关于加载过程中应力如何发展以及应力沿长焊缝分布的清晰演示。

此外,我们的博客文章焊接钢结构节点——需要担心吗?和通过增强制造降低焊接成本(讨论了通过焊缝传力与受压接触组合的情形)也对焊缝和焊接节点进行了探讨。

焊缝尺寸与长度

焊缝尺寸的定义方式因地区而异。请阅读焊缝尺寸与长度一文,了解 IDEA StatiCa 如何定义焊缝尺寸,或在您需要知道焊缝的确切长度时参考:

验证

在我们的技术支持中心,您可以找到许多验证研究,描述不同焊接节点模型的性能以及与实验室测试的对比。

含焊缝模型的验证研究

版本更新

以下功能是 IDEA StatiCa 版本说明的一部分,可能与焊缝相关。请通过以下链接阅读相关文章,了解更多功能详情:

缺失焊缝检查 (版本 20.1)

我们添加了另一个实用工具,可自动帮助用户查找节点中未焊接的部分:用于分析节点模型中潜在缺失焊缝的实用工具。 

推荐焊缝的导入(版本 20.1)

从 CAD 软件导入节点时,现在可以选择添加推荐焊缝。 

升级的对接焊缝模型(版本 20.1)

针对边到面的对接焊缝,其尺寸计算方式已进行修正。 

符合欧洲规范 (EN) 和印度标准 (IS) 的焊缝检查细节 (版本 21.1)

为符合标准并保证设计安全性,焊缝规范校核中所考虑的强度值现改为根据 EN 和 IS 标准,由母材钢材的强度值及焊材本身的强度值共同计算得出。

组合焊接和接触操作 (版本 22.1)

自 22.1 版本起,焊接操作和接触操作可以组合使用。

板与焊缝碰撞检查 (版本 22.1)

板件及模型的其他部分在定位时可能与其他板件和构件发生碰撞。 

检查焊接截面的焊缝 (版本 23.0)

IDEA StatiCa 现在可以检查具有焊接截面的构件的纵向焊缝。

改进的焊缝检查可视化 (版本 23.0)

使用有限单元法进行焊缝检查与传统设计计算方法不同。在传统计算中,微小的偏心、变形、扭转、泊松系数等可能会被忽略。

欧洲规范中螺栓和焊缝构造细节的改进 (版本 23.0)

IDEA StatiCa Connection 中的构造细节检查已得到改进。得益于按照欧洲规范提供的详尽信息和建议(在检查表和报告中均可查看),工程师可以更好地了解螺栓和焊缝的设计与规范校核情况。

用户自定义焊条 (版本 23.1)

焊材现已成为 MPRL(材料与产品范围库)中的可编辑项目。这意味着您可以独立于所连接板件的钢材牌号来定义焊条。

要添加用户自定义焊接材料,请转到 材料选项卡,添加 焊缝材料,然后 编辑 其属性。

在 3D 场景中高亮显示的通用焊缝 (版本 23.1)

Connection 软件的 3D 场景进行了一项简单的改进,以便更好地定位,尤其是在通过 BIM 链接从 CAD 软件导入的较大节点模型中。

选中通用焊缝或接触操作时,3D 场景中的焊缝将以橙色高亮显示(默认设置)。

焊条强度高于板件的警告 (版本 23.1)

在 Connection 软件的规范设置中启用构造细节检查 后,如果焊条材料的强度高于被焊接板件的强度,用户将收到警告。这有助于确保设计符合安全标准。

此规则适用于欧洲规范 (EN) 和印度标准 (IS),这两个标准均包含以下条款:焊缝强度由所连接板件中较小的极限强度决定,且要求焊条添加材料的强度必须高于母材(EN 1993-1-8 – 4.5.3.2 和 IS 800:2007 - 10.5.7.1.1)。

连接同一板件的焊缝和螺栓的警告 (版本 23.1)

将焊缝与螺栓或普通螺栓与预拉力螺栓组合使用的节点设计是不安全的,且规范不允许这样做。如果项目中使用了此类工作流程,Connection 软件会自动提示您,以确保设计正确、安全。

焊缝按延性/全强度/超强设计自动设计 (版本 24.0)

焊缝自动设计省去了对每条焊缝进行繁琐耗时的手动输入和检查。借助该自动化算法,IDEA StatiCa 可实现更快速的建模以及焊接节点绝对安全的设计。

基于承载力估算的焊缝自动设计 (版本 24.0)

焊缝自动设计解决了手动调整每条焊缝尺寸既繁琐又耗时的难题。通过自动化处理,IDEA StatiCa 大幅提升了设计流程效率,并使各项目间的焊缝设计更加一致。

部分熔透焊缝 (PJP) (版本 24.0、24.1、25.0)

IDEA StatiCa Connection 中集成的部分熔透坡口焊缝,即部分熔透对接焊缝(简称 PJP 焊缝),满足了 PJP 对接焊缝有别于角焊缝的特定要求。

部分熔透焊缝的尺寸在分析中按输入值直接采用。IDEA StatiCa 不进行任何调整,例如折减公称焊缝尺寸——这需要由用户在输入前自行处理。

与焊缝单元相关的警告(版本 24.1)

内置了两种类型的警告:

  • “由于边到边连接,焊缝类型已更改为对接焊缝”(由建模操作引起的焊缝类型变更)
  • “由于几何限制,未能创建焊缝”(涵盖因几何形状不精确导致焊缝创建失败的情况)

区域性改进(版本 25.0)

针对本地工程师,25.0 版本提供了多项改进,例如欧洲规范中的 PJP 焊缝、新版 ACI 的实施(不仅限于美国工程师)、中国标准的锚固检查、英式与美式术语的区分等。

焊缝扩散区域(版本 25.0)

25.0 版本对焊缝扩散区域进行了细微调整。以下文章清楚地说明了力如何通过焊缝从一块板传递到另一块板。

对接焊缝和角焊缝的焊缝扩散区域差异很大。从板边缘到另一板表面的扩散区域按下图定义:

来自边缘板的力随后根据表面板节点与焊缝扩散区域的邻近程度,分配到表面板的各个节点上。

25.0 版本的变更内容是什么?

  • 对接焊缝的扩散区域已减小
  • 角焊缝的扩散区域现在能更准确地反映角焊缝尺寸
  • 表面板的厚度现在与焊缝扩散区域无关

为什么进行此项更改?

  • 近期,我们与科英布拉大学和ISISE开展了一项联合项目。该项目旨在使用Abaqus(采用实体有限单元的通用有限元软件包)建立一系列数值模型,并将结果与 IDEA StatiCa Connection(壳有限单元)进行比较。重点关注焊接梁柱刚接节点。对比结果表明:
    • 对于柱中无明显压力的轧制柱,结果吻合良好 
    • 对接焊接柱的结果略偏不安全(偏差 5.8%)。这正是本次对对接焊缝的焊缝扩散区域进行折减的原因。

圆形板焊缝(版本 26.0)

圆形加劲板通常用于加固薄腹板,但在 26.0 版本之前,无法直接为这些板定义焊缝。

因此,用户不得不依靠变通方法,通常是从 DXF 文件将板作为多边形导入,这增加了不必要的步骤,降低了建模效率。

通过此次更新,现在可以直接为圆形加劲板定义焊缝。该板在内部被离散为若干段,类似于圆形空心截面,从而确保分析行为的准确性。分段数量遵循全局项目设置,保证了整个模型的一致性。

网络研讨会与视频

过去,我们举办过多场关于焊接节点建模的网络研讨会。您可以从以下录像中获得灵感:

IDEA StatiCa 中的焊缝与螺栓 (AISC)

本网络研讨会介绍了螺栓和焊缝的理论背景,以及它们在 IDEA StatiCa 中的建模方式。此外,还将详细介绍这两个组件的操作方法及一些技巧。最后,将解释结果的解读方式,以及用于校核其是否满足 AISC 要求的公式。

理解欧洲规范下的焊缝结果

详细的结果表可显示所有公式,甚至带有具体数值。同时也提供了方向应力。焊缝的承载比一目了然。但整体承载比 Utc 是根据整条焊缝的承载力计算得出的。请了解其具体运作方式。

焊缝应力能否与手算结果相匹配?

焊缝中的应力按照欧洲规范沿主方向计算,结果显示在结果选项卡中。虽然 IDEA StatiCa Connection 的分析基于 CBFEM,但在简单情况下,可以将该应力与手算结果进行比较,以验证计算结果。

沿 SHS 腹板和板表面设置角焊缝

空心截面,尤其是其截面的弯曲角部,在焊接等方面有时较难处理。请看如何在 SHS 构件的两侧正确设置简单角焊缝,以及如何处理必须与板表面相连的角部。

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