学习焊接结构设计的捷径：带你读懂国际焊接学会140页精华规范（附视频）

 

国际焊接学会IIW疲劳规范解读与工程应用11讲（节选）

据统计，焊接结构80%以上为疲劳失效。疲劳失效轻则造成经济损失，重则造成人身伤亡。疲劳问题对于焊接结构产品设计来说，无疑是需要考虑的最为关键的一点。那么对于广大从事焊接结构产品设计的工程师来说，学习疲劳设计相关的知识和书籍，掌握疲劳设计方法，进行合理的焊接结构疲劳设计，保证焊接结构安全可靠、经济，则是非常必要的。

2、IIW规范是指导疲劳设计的经典之作

焊接结构疲劳不同于其他结构产品的疲劳问题，由于焊缝结构及工艺的复杂性，造成焊接接头疲劳性能和应力水平的确定非常复杂，学习起来非常困难。大多数的焊接工程师一定有过这样的困惑，找了一大堆的相关书籍和规范，学习了很长时间，却总是不得要领，对于知识体系总是一知半解，云里雾里。导致总是无法完全系统深入掌握，也就无法应用到实际工作中。

讲师本人的研究生导师有一句名言：“掌握一门知识的捷径，就是去深刻学习相关的最具权威性、代表性、科学性的理论书籍或规范。” 那么IIW规范就是关于焊接结构疲劳设计最具权威性、代表性和科学性的经典之作。学习IIW规范无疑是学习焊接结构疲劳设计的捷径，少走弯路，可以达到事半功倍的效果。

图1 IIW疲劳设计规范及焊缝裂纹示意图

1）权威性

国际焊接学会（IIW），是世界焊接界最高的国际组织，成立于1948年，现有成员国会员41个国家。IIW下设16个专委会，每个专委会涉及学术方向不同，由若干同一学术方向最为权威的各国专家组成。IIW疲劳设计规范，来自德、英、法、挪、日的数十位专家教授组成的专委会XIII和XV工作组，共同的研究成果。IIW疲劳设计规范在国际上被广泛认可，应用于国际化产品设计中。

2）代表性

IIW疲劳设计规范的计算方法和流程，可广泛应用于风电、水电、核电、轨道交通、汽车、工程机械、压力容器、钢结构、船舶等各制造行业的焊接结构产品设计。不同于其他相关规范，如EC1993，ARR等，只能应用于某个行业，IIW规范的适用范围更广，通用性更强。

图2 IIW规范可应用行业

3）科学性

体系全面：几乎包含了目前所有疲劳分析的科学方法，如名义应力法，热点应力法，缺口应力法等。包含了80余种焊接接头的疲劳性能试验数据，几乎能涵盖常见的接头类型。

知识系统：从疲劳原理，计算方法，结构评估，寿命修正、质量保证措施等系统阐述了疲劳设计的相关知识点。

方法严谨：焊接结构应力和寿命分析方法，有大量的试验数据作为支撑。对焊缝结构应力的确定方法有明确的说明和指导，操作性强。

二、为什么学习IIW疲劳设计规范？

1、IIW疲劳设计规范对企业的意义

从讲师本人接触过的国内企业来看，真正掌握疲劳设计方法的工程师并不多。这也就意味着，焊接结构疲劳设计不合理的可能性相当大，企业产品风险相应增大。

一是：结构设计过于保守，造成经济浪费。

二是：结构设计安全裕度不够，疲劳失效，造成经济损失或人身伤亡。

对于企业来说，在企业内推广IIW疲劳设计规范应用十分必要，可使工程师掌握正确的疲劳设计方法，避免给企业带来经济浪费或重大事故的发生。

2、IIW疲劳设计规范对个人的意义

对于从事焊接结构设计的工程师来说，疲劳设计是绕不过去的坎。现在的焊接结构设计大多对于疲劳设计计算都有要求，掌握IIW疲劳设计方法，必然会对职业生涯具有重要的助推作用。笔者认为：

1）一劳永逸，从此疲劳设计不再是问题，系统掌握焊接设计方法和应用能力。

2）与其他工程师相比，多掌握一个核心必备技能，增加对比优势，给职场加分。

3）IIW规范是国际项目焊接产品设计必备技能，可争取参与国际项目的机会。

4）IIW规范应用广泛，即便跳槽到其他制造行业，技能仍然可以应用。

对于个人来说，学习IIW规范的益处如此之多，即便学习困难巨大，但也建议要下定决心，拿下这个硬骨头。

三、从IIW疲劳设计规范中能学到什么？

1、掌握疲劳设计方法及流程

从全局学习方面考虑，可系统掌握疲劳设计方法，其主要流程包含5大步骤：

1）外载响应；

2）结构属性；

3）修正；

4）安全考虑；

5）寿命评估。

总之，每个大步骤都有其各自计算流程和方法。

图3 疲劳设计主要流程

2、掌握核心知识点

1）载荷及应力的确定方法

载荷及应力是核心的外部因素，其确定方法也尤为关键。如何将复杂的疲劳载荷作用到结构之上，如何得到名义或热点或缺口应力响应，以及应力响应如何进行数学统计得到可应用的应力数据（应力谱），都是比较困扰大家的问题。

图4 载荷及应力的确定方法

2）材料S-N曲线的确定方法

不同的焊接结构及接头形式，其疲劳等级和S-N曲线均不同；不同的计算方法，其S-N曲线的选取也不同。这些问题都需要细细研究和讲解。

图5 材料S-N曲线的确定方法

3）疲劳寿命评估方法

结合应力数据（应力谱）和S-N曲线（修正后），在考虑安全因素后，对不同应力水平分别进行寿命评估，通过疲劳损伤累计法评估结构总损伤及寿命。

图6 疲劳寿命评估方法

3、掌握工程应用能力

通过GL培训提供的工程实例和讲师的工程实例的讲解，可全面了解工程应用的具体方法和步骤，确保学员能够学以致用，在实际工作中发挥作用。

四、 如何学习IIW疲劳设计规范？

1、自学

由于焊接结构疲劳问题非常复杂，涉及的知识点也非常多，理论学习非常困难。另外，IIW规范为全英文文本，总共140余页，专业概念和词汇也非常多，对于中国工程师来说，自学无疑是难上加难。学习的时间会很长，掌握的程度都会大打折扣。《国际焊接学会IIW疲劳规范解读与工程应用11讲》是焊接结构设计老罗独家首发在仿真秀官网和APP的精品课。目前更新到第10章，欢迎订阅与老罗一起交流。

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因此，对于焊接结构产品相关从业者，为了提高学习效率，快速掌握焊接结构疲劳设计方法，并能够学以致用，建议学习相关专业讲解培训课程，提升学习体验和效果。讲师结合多年实践经验，把精华部分提炼出来，学习势必轻松很多，快速掌握核心要点。内容包括：

• 掌握IIW疲劳设计规范的计算方法和流程，可广泛应用于风电、水电、核电、轨道交通、汽车、工程机械、压力容器、钢结构、船舶等各制造行业的焊接结构产品设计；

• 掌握国际普遍认可的IIW疲劳设计评估方法，获得参与国际工程项目和认证的机会。
  

• 掌握最为权威科学的焊接结构疲劳分析理论方法，如名义应力法，热点应力法等。

• 掌握影响焊接疲劳寿命的材料、结构和工艺等多种因素，可以指导设计优化，降低疲劳失效风险。

• 结合讲师多年设计和认证经验的讲解，使学员系统深入掌握疲劳设计中的关键点，解决学员在学习和应用中难点和痛点；

• 通过工程实例讲解，更加深入的了解计算全过程和方法，进一步加深理解，提高工程计算分析能力；

• 可获得德国权威认证机构GL提供的焊接工程师培训实例资料；

• 订阅用户，可以及加入讲师个人的VIP学习群，与讲师持续交流。也可以联系小助手直接获得文件和资料。

2、课前预习和课后复习

跟其他课程学习一样，课前预习和课后复习是尤为重要的，对于焊接结构疲劳设计复杂知识的学习，更是如此。

因此，在听课程讲解相关知识点前，学习者可先通过预习，大致了解将要学习的内容，提升对课程讲解内容的理解。课后，结合上课讲解的内容再复习，加深对知识点的消化吸收，做到融会贯通。

3、课程讲解和答疑

讲师个人从事焊接结构设计工作已11年，完成多个国际工程项目的设计和认证，与德国设计专家和GL认证专家有过多年的联合设计和认证经历，掌握焊接结构国内外先进的设计方法，有丰富的设计、认证和实践经验。

结合讲师多年设计经验的讲解，使学员系统深入掌握疲劳设计方法和步骤，以及关键点，解决学员在学习和应用中的难点和痛点。通过GL提供的焊接结构工程师培训实例资料和工程实例讲解，更加深入的了解计算全过程和方法，进一步加深理解，提高工程计算分析能力。

另外，对于在学习中遇到的难点问题，可以与讲师进行互动交流和解答，解决学习中的障碍，提升学习效率。

4、适合那些人学习

• 学习型机械工程师
• 理工科院校学生和教师
• 从事焊接结构工程设计的工程师

• 从事焊接结构有限元分析的工程师

5、讲师介绍

学习或工作经历：同济大学机械工程专业，硕士学历。就职于国内知名风电企业11年，高级工程师，擅长焊接结构设计及认证工作，从事过机舱、发电机、试验台等焊接结构设计等，设计均通过GL认证，并有多年的运行经验。
曾常驻德国研发中心将近2年，与德国机械设计专家（具有20年经验的机械主设）进行联合设计及认证，学习和掌握德国的相关设计经验和方法。

案例：曾与德国机械设计专家一同进行风力发电机设计及认证，对风力发电机焊接结构支架进行三维设计，并根据不同设计工况确定设计载荷，依据IIW疲劳设计规范进行结构支架疲劳强度计算分析，并根据计算结果进行结构优化。编制设计认证报告，与GL认证工程师对接完成相关认证工作。