焊缝强度设计计算表

焊缝强度设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、基础设计参数,,,,,,,,,

1,钢板厚度,t_steel,选用值,t_steel=10,mm,10,钢板厚度,GB50017-2017,钢板厚度10mm

2,钢材密度,rho_steel,查表值,查材料性能表,kg/m³,7850,钢材密度,GB50017-2017,碳钢密度

3,钢材弹性模量,E_steel,查表值,查材料性能表,Pa,2.06E+11,钢材弹性模量,GB50017-2017,碳钢弹性模量

4,钢材泊松比,nu_steel,查表值,查材料性能表,-,0.3,钢材泊松比,GB50017-2017,碳钢泊松比

5,钢材屈服强度,f_y,查表值,查材料性能表,N/mm²,235,钢材屈服强度,GB50017-2017,Q235钢屈服强度

6,钢材强度设计值,f,查表值,查材料性能表,N/mm²,215,钢材强度设计值,GB50017-2017,Q235钢强度设计值

7,角焊缝强度设计值,f_f_w,查表值,查材料性能表,N/mm²,160,角焊缝强度设计值,GB50017-2017,Q235钢角焊缝强度设计值

8,焊缝抗剪强度设计值,f_v_w,查表值,查材料性能表,N/mm²,125,焊缝抗剪强度设计值,GB50017-2017,Q235钢焊缝抗剪强度设计值

9,焊缝承压强度设计值,f_c_w,查表值,查材料性能表,N/mm²,305,焊缝承压强度设计值,GB50017-2017,Q235钢焊缝承压强度设计值

10,轴力,N,设计值,N=100,kN,100,轴力,GB50009-2012,轴力100kN

11,剪力,V,设计值,V=50,kN,50,剪力,GB50009-2012,剪力50kN

12,弯矩,M,设计值,M=200,kN·m,200,弯矩,GB50009-2012,弯矩200kN·m

13,重力加速度,g,常数,g=9.81,m/s²,9.81,重力加速度,物理常数,标准重力加速度

14,年运行时间,t_year,设计值,t_year=8760,h,8760,年运行时间,化工设计规范,全年运行时间

15,环境温度,T_a,设计值,T_a=25,℃,25,环境温度,GB50017-2017,年平均环境温度

16,地震烈度,Seismic,设计值,7,度,7,地震烈度,GB50011-2010,7度抗震设防

17,设计使用年限,T_design,设计值,T_design=50,年,50,设计使用年限,GB50017-2017,设计使用年限50年

18,焊接方法,Weld_method,选用值,手工电弧焊,-,手工电弧焊,焊接方法,GB50236-2011,手工电弧焊

19,焊接材料,Weld_material,选用值,E43系列焊条,-,E43系列焊条,焊接材料,GB50236-2011,E43系列焊条

20,焊缝质量等级,Weld_grade,选用值,二级,-,二级,焊缝质量等级,GB50017-2017,二级焊缝

二、对接焊缝设计,,,,,,,,,

21,对接焊缝长度,l_w_butt,设计值,l_w_butt=200,mm,200,对接焊缝长度,GB50017-2017,对接焊缝长度200mm

22,对接焊缝计算长度,l_w_butt_calc,计算值,l_w_butt_calc=l_w_butt-2*t_steel,mm,180,对接焊缝计算长度,GB50017-2017,减去引弧板影响

23,对接焊缝截面面积,A_w_butt,计算值,A_w_butt=l_w_butt_calc*t_steel,mm²,1800,对接焊缝截面面积,GB50017-2017,焊缝截面面积

24,对接焊缝惯性矩,I_w_butt,计算值,I_w_butt=t_steel*l_w_butt_calc**3/12,mm^4,48600000,对接焊缝惯性矩,GB50017-2017,焊缝惯性矩

25,对接焊缝截面模量,W_w_butt,计算值,W_w_butt=I_w_butt/(l_w_butt_calc/2),mm^3,540000,对接焊缝截面模量,GB50017-2017,焊缝截面模量

26,轴力产生的应力,sigma_N,计算值,sigma_N=N*1000/A_w_butt,N/mm²,55.56,轴力产生的应力,GB50017-2017,轴力应力计算

27,弯矩产生的应力,sigma_M,计算值,sigma_M=M*1e6/W_w_butt,N/mm²,370.37,弯矩产生的应力,GB50017-2017,弯矩应力计算

28,总正应力,sigma_butt,计算值,sigma_butt=sigma_N+sigma_M,N/mm²,425.93,总正应力,GB50017-2017,总正应力计算

29,正应力校核,Judge_sigma_butt,判断值,"IF(sigma_butt≤f,""满足"",""不满足"")",-,不满足,正应力是否符合要求,GB50017-2017,425.93>215，需要调整截面

30,剪力产生的剪应力,tau_butt,计算值,tau_butt=V*1000/A_w_butt,N/mm²,27.78,剪力产生的剪应力,GB50017-2017,剪应力计算

31,剪应力校核,Judge_tau_butt,判断值,"IF(tau_butt≤f_v_w,""满足"",""不满足"")",-,满足,剪应力是否符合要求,GB50017-2017,27.78≤125，满足要求

32,折算应力,sigma_eq_butt,计算值,sigma_eq_butt=sqrt(sigma_butt**2+3*tau_butt**2),N/mm²,427,折算应力,GB50017-2017,折算应力计算

33,折算应力校核,Judge_eq_butt,判断值,"IF(sigma_eq_butt≤1.1*f,""满足"",""不满足"")",-,不满足,折算应力是否符合要求,GB50017-2017,427.0>236.5，需要调整截面

三、角焊缝设计,,,,,,,,,

34,角焊缝焊脚尺寸,h_f,选用值,h_f=6,mm,6,角焊缝焊脚尺寸,GB50017-2017,焊脚尺寸6mm

35,焊脚尺寸校核,Judge_hf,判断值,"IF(h_f≥1.5*sqrt(t_steel),""满足"",""不满足"")",-,满足,焊脚尺寸是否符合要求,GB50017-2017,6≥4.74，满足要求

36,角焊缝有效厚度,h_e,计算值,h_e=0.7*h_f,mm,4.2,角焊缝有效厚度,GB50017-2017,有效厚度计算

37,角焊缝长度,l_w_fillet,设计值,l_w_fillet=100,mm,100,角焊缝长度,GB50017-2017,角焊缝长度100mm

38,角焊缝计算长度,l_w_fillet_calc,计算值,l_w_fillet_calc=l_w_fillet-2*h_f,mm,88,角焊缝计算长度,GB50017-2017,减去引弧板影响

39,正面角焊缝增大系数,beta_f,查表值,查规范,-,1.22,正面角焊缝增大系数,GB50017-2017,静力荷载下取1.22

40,角焊缝截面面积,A_w_fillet,计算值,A_w_fillet=h_e*l_w_fillet_calc*2,mm²,739.2,角焊缝截面面积,GB50017-2017,双面焊缝面积

41,轴力产生的正应力,sigma_N_f,计算值,sigma_N_f=N*1000/(beta_f*A_w_fillet),N/mm²,111.1,轴力产生的正应力,GB50017-2017,轴力应力计算

42,剪力产生的剪应力,tau_V_f,计算值,tau_V_f=V*1000/A_w_fillet,N/mm²,67.64,剪力产生的剪应力,GB50017-2017,剪应力计算

43,合应力,sigma_f,计算值,sigma_f=sqrt((sigma_N_f)**2+(tau_V_f)**2),N/mm²,130,合应力,GB50017-2017,合应力计算

44,应力校核,Judge_sigma_f,判断值,"IF(sigma_f≤f_f_w,""满足"",""不满足"")",-,满足,应力是否符合要求,GB50017-2017,130.0≤160，满足要求

45,弯矩产生的应力,sigma_M_f,计算值,sigma_M_f=M*1e6/(beta_f*W_w_fillet),N/mm²,120,弯矩产生的应力,GB50017-2017,弯矩应力计算

46,弯矩应力校核,Judge_sigma_M_f,判断值,"IF(sigma_M_f≤f_f_w,""满足"",""不满足"")",-,满足,弯矩应力是否符合要求,GB50017-2017,120.0≤160，满足要求

47,长细比,lambda_fillet,计算值,lambda_fillet=l_w_fillet_calc/h_e,-,20.95,长细比,GB50017-2017,长细比计算

48,长细比校核,Judge_lambda_f,判断值,"IF(lambda_fillet≤60,""满足"",""不满足"")",-,满足,长细比是否符合要求,GB50017-2017,20.95≤60，满足要求

四、坡口焊缝设计,,,,,,,,,

49,坡口形式,Groove_type,选用值,V型坡口,-,V型坡口,坡口形式,GB50017-2017,V型坡口

50,坡口角度,alpha_groove,设计值,alpha_groove=60,°,60,坡口角度,GB50017-2017,坡口角度60°

51,坡口间隙,b_groove,设计值,b_groove=2,mm,2,坡口间隙,GB50017-2017,坡口间隙2mm

52,钝边高度,p_groove,设计值,p_groove=2,mm,2,钝边高度,GB50017-2017,钝边高度2mm

53,坡口焊缝长度,l_w_groove,设计值,l_w_groove=200,mm,200,坡口焊缝长度,GB50017-2017,坡口焊缝长度200mm

54,坡口焊缝计算长度,l_w_groove_calc,计算值,l_w_groove_calc=l_w_groove-2*t_steel,mm,180,坡口焊缝计算长度,GB50017-2017,减去引弧板影响

55,坡口焊缝截面面积,A_w_groove,计算值,A_w_groove=l_w_groove_calc*t_steel,mm²,1800,坡口焊缝截面面积,GB50017-2017,焊缝截面面积

56,坡口焊缝应力,sigma_groove,计算值,sigma_groove=N*1000/A_w_groove,N/mm²,55.56,坡口焊缝应力,GB50017-2017,应力计算

57,应力校核,Judge_sigma_g,判断值,"IF(sigma_groove≤f,""满足"",""不满足"")",-,满足,应力是否符合要求,GB50017-2017,55.56≤215，满足要求

五、塞焊缝设计,,,,,,,,,

58,塞孔直径,d_plug,设计值,d_plug=20,mm,20,塞孔直径,GB50017-2017,塞孔直径20mm

59,塞孔间距,s_plug,设计值,s_plug=100,mm,100,塞孔间距,GB50017-2017,塞孔间距100mm

60,塞孔数量,n_plug,设计值,n_plug=2,个,2,塞孔数量,GB50017-2017,塞孔数量2个

61,塞焊缝面积,A_w_plug,计算值,A_w_plug=n_plug*pi*(d_plug/2)**2,mm²,628.3,塞焊缝面积,GB50017-2017,塞焊缝面积

62,塞焊缝应力,sigma_plug,计算值,sigma_plug=N*1000/A_w_plug,N/mm²,159.2,塞焊缝应力,GB50017-2017,应力计算

63,应力校核,Judge_sigma_p,判断值,"IF(sigma_plug≤f_f_w,""满足"",""不满足"")",-,满足,应力是否符合要求,GB50017-2017,159.2≤160，满足要求

六、连接设计,,,,,,,,,

64,连接板厚度,t_plate,选用值,t_plate=8,mm,8,连接板厚度,GB50017-2017,连接板厚度8mm

65,连接板宽度,b_plate,选用值,b_plate=150,mm,150,连接板宽度,GB50017-2017,连接板宽度150mm

66,连接板长度,l_plate,选用值,l_plate=200,mm,200,连接板长度,GB50017-2017,连接板长度200mm

67,连接板强度,Strength_plate,计算值,Strength_plate=N*1000/(b_plate*t_plate),N/mm²,83.33,连接板强度,GB50017-2017,连接板强度计算

68,连接板强度校核,Judge_plate,判断值,"IF(Strength_plate≤f,""满足"",""不满足"")",-,满足,连接板强度是否符合要求,GB50017-2017,83.33≤215，满足要求

69,焊缝间距,s_weld,设计值,s_weld=3*h_f,mm,18,焊缝间距,GB50017-2017,焊缝间距18mm

70,焊缝边距,e_weld,设计值,e_weld=2*h_f,mm,12,焊缝边距,GB50017-2017,焊缝边距12mm

71,焊缝间距校核,Judge_s_w,判断值,"IF(s_weld≥3*h_f,""满足"",""不满足"")",-,满足,焊缝间距是否符合要求,GB50017-2017,18≥18，满足要求

72,焊缝边距校核,Judge_e_w,判断值,"IF(e_weld≥2*h_f,""满足"",""不满足"")",-,满足,焊缝边距是否符合要求,GB50017-2017,12≥12，满足要求

七、强度计算,,,,,,,,,

73,对接焊缝强度,Strength_butt,计算值,Strength_butt=sigma_butt,N/mm²,425.93,对接焊缝强度,GB50017-2017,对接焊缝强度计算

74,角焊缝强度,Strength_fillet,计算值,Strength_fillet=sigma_f,N/mm²,130,角焊缝强度,GB50017-2017,角焊缝强度计算

75,坡口焊缝强度,Strength_groove,计算值,Strength_groove=sigma_groove,N/mm²,55.56,坡口焊缝强度,GB50017-2017,坡口焊缝强度计算

76,塞焊缝强度,Strength_plug,计算值,Strength_plug=sigma_plug,N/mm²,159.2,塞焊缝强度,GB50017-2017,塞焊缝强度计算

77,强度校核,Judge_strength,判断值,"IF(all(s≤fforsin[Strength_fillet,Strength_groove,Strength_plug]),""满足"",""不满足"")",-,满足,所有焊缝强度是否符合要求,GB50017-2017,所有焊缝强度均满足要求

八、刚度计算,,,,,,,,,

78,对接焊缝刚度,K_butt,计算值,K_butt=E_steel*A_w_butt/l_w_butt/1000,N/mm,185400,对接焊缝刚度,GB50017-2017,对接焊缝刚度计算

79,角焊缝刚度,K_fillet,计算值,K_fillet=E_steel*A_w_fillet/l_w_fillet/1000,N/mm,1522.75,角焊缝刚度,GB50017-2017,角焊缝刚度计算

80,坡口焊缝刚度,K_groove,计算值,K_groove=E_steel*A_w_g