本文摘要(由AI生成):
本文介绍了FKM规范及其在ANSYS软件中的应用,重点针对焊接件的静强度和疲劳强度评估方法进行了阐述。文章首先简要介绍了FKM规范的基本内容和应用情况,然后详细描述了基于名义应力法和局部应力法在FKM inside ANSYS软件中进行焊缝评估的流程和实例。通过本文的介绍,读者可以了解到FKM规范在机械工程领域中的重要性,以及如何在ANSYS软件中应用该规范进行焊接件的强度评估。
FKM(《Analytical Strength Assessment of Components in Mechanical Engineering》)规范是德国机械工程研究委员会根据机械产品在实际工程中的应用情况,统计出的针对由钢、铸铁及铝材料制成构件的静强度及疲劳强度的评估规则,考虑了大多数对构件强度(静态和动态)产生影响的因素(表面状况、残余应力、结构细节等),可以基于名义应力法或局部应力法使用利用率对焊接和非焊接构件的静强度及疲劳强度问题进行评估,在欧洲各领域得到了大范围的应用。
FKM inside ANSYS软件是在FKM 规范的基础上,在ANSYS Workbench内开发的进行母材及焊缝静强度和疲劳强度评估的工具包。基于ANSYS计算模型的信息,在图形用户界面定义相关设置,利用有限元分析计算结果,自动嵌入FKM规范要求的静强度计算和疲劳强度计算流程和方法,自动将应力结果和相关物理量传递给工具包,无须手动预先选择评估的热点区域,可以自动计算模型表面每个节点的利用率。
本文主要针对焊接件(主要评估焊缝)进行介绍,分上、中、下三篇,FKM规范针对焊接构件的静强度及疲劳强度评估方法(上)简要介绍基于FKM规范对焊接构件采用名义应力法及局部应力法进行静强度评估的流程。FKM规范针对焊接构件的静强度及疲劳强度评估方法(中)介绍了基于FKM规范开发的FKM inside ANSYS软件针对焊缝的评估功能。本篇为下篇,将从实例化的的角度介绍基于FKM inside ANSYS软件分别采用名义应力及局部应力法进行焊缝评估的实例。
需要对一个宽度为87.5mm,厚度为20mm,采用焊缝连接的受拉梁进行静强度及疲劳强度分析,所受载荷为420KN±210KN,在该载荷作用下计算得到的名义应力为120MPa±60MPa。
1、手动计算
2、基于FKM inside ANSYS软件计算
1) 计算建模采用四分之一对称模型。
2) 焊缝线的设置
3)求解及结果
此实例为FKM标准规范第6版6.4实例,需要对一个宽度为375mm、厚度为20mm及板中心孔半径为100mm的焊接构件进行静强度及疲劳强度分析,已知最大、最小等效应力为259.2MPa±129.60 MPa。
1、手动计算
2、基于FKM inside ANSYS软件计算
1) 计算模型
2) 静强度及疲劳评估设置
3) 求解及结果
为便于说明问题,前两章节详述的实例均采用能够同时进行理论计算及软件计算的简单模型,其他实例参见如下几个云图: