申请/专利权人：程力专用汽车股份有限公司;中国建筑发展有限公司;中建水务环保有限公司

申请日：2018-10-25

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109175759B

主分类号：B23K31/02

分类号：B23K31/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.07.16#实质审查的生效;2019.01.11#公开

摘要：本发明涉及一种L型焊接接头，包括横筒和竖筒，所述横筒与所述竖筒通过焊接的方式进行连接形成“L”形结构，所述竖筒远离所述横筒的一端设置有板头，其中，所述横筒与所述竖筒焊接位置的焊接缝为水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝、直角嵌入式焊缝和45°嵌入式焊缝。并且通过CAE程序分析不同实际工程状况下各个焊接方式的应力分布，从而选取最适合实际工程状况的焊接方式。本发明可以通过模拟实验根据实际工况具体量化不同受力条件下L型焊接接头的应力分布，从而选取最优的焊接缝和焊接方式，提高了设计质量和内臂强度。

主权项：1.一种L型焊接接头应力值的评定方法，所述L型焊接接头包括横筒和竖筒，所述横筒与所述竖筒通过焊接的方式进行连接并形成“L”形结构，所述竖筒远离所述横筒的一端设置有板头，所述横筒上设置有圆孔，其特征在于，评定是针对所述横筒与所述竖筒焊接位置的以下几种情况；焊接缝为45°嵌入式焊缝、水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝和直角嵌入式焊缝；按照先后顺序包括以下步骤：步骤1：在CAE程序中使用不同单元进行连接以模拟横筒和竖筒不同方式的焊接，根据现实的工况设置工况参数；步骤2：通过CAE程序分别分析横筒和竖筒不同焊接方式应力分布；步骤3：选取应力最分散的焊接方式进行焊接号横筒与竖筒即可；其中，步骤1分别对焊接缝为45°嵌入式焊缝、水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝和直角嵌入式焊缝使用以下五种模拟方式：使用实体单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，无左右加强板；使用实体单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，有左右加强板；使用壳单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，有左右加强板；使用壳单元，约束横筒上下两侧五个自由度，约束圆孔的一个自由度，有左右加强板；使用壳单元，约束横筒上下两侧五个自由度，约束圆孔的一个自由度，无左右加强板。

全文数据：L型焊接接头及其生产方法技术领域本发明属于焊接工具领域，具体涉及一种L型焊接接头及其生产方法。背景技术L型焊接接头由于其连接坚固并且实用性强，使得L型焊接接头广泛应用于各行各业中，而且L型焊接接头常用方式有很多种，不同的焊缝焊接出的L型焊接接头在不同部位的受力情况下的应力分布会有不同，焊缝在不超过极限应力值情况下都能使用，但是人们无法凭借经验评定L型焊接接头的应力值，从而无法判断不同工况下哪种焊缝更加合适和耐用。发明内容为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种L型焊接接头，包括横筒和竖筒，所述横筒与所述竖筒通过焊接的方式进行连接并形成“L”形结构，所述竖筒远离所述横筒的一端设置有板头，其中，所述横筒与所述竖筒焊接位置的焊接缝为45°嵌入式焊缝、水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝或直角嵌入式焊缝。优选的是，所述横筒上设置有圆孔。在上述任一方案中优选的是，所述横筒与所述竖筒连接部位的侧壁上设置有加强板。在上述任一方案中优选的是，所述加强板为扇形结构并且通过焊接的方式设置在所述横筒与所述竖筒的侧壁上。本发明还提供了一种L型焊接接头应力的生产方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤1：在CAE程序中使用不同单元进行连接以模拟横筒和竖筒不同方式的焊接，根据现实的工况设置工况参数；步骤2：通过CAE程序分别分析横筒和竖筒不同焊接方式应力分布；步骤3：选取应力最分散的焊接方式进行焊接号横筒与竖筒即可。优选的是，所述工况参数包括外臂压力、圆孔约束力、横筒约束力和有无加强板。在上述任一方案中优选的是，适用于权利要求1-7任一项所述的L型焊接接头。本发明的有益效果为：本发明可以通过模拟实验根据实际工况具体量化不同受力条件下L型焊接接头的应力分布，从而选取最优的焊接缝和焊接方式，提高了设计质量和内臂强度。附图说明图1为按照本发明L型焊接接头的连接方案一示意图；图2为按照本发明L型焊接接头的连接方案二示意图；图3为按照本发明L型焊接接头的连接方案三示意图；图4为按照本发明L型焊接接头的连接方案四示意图；图5为按照本发明L型焊接接头的连接方案五示意图；图6为按照本发明L型焊接接头的实施例一的受力情况；图7为按照本发明L型焊接接头的实施例二的受力情况；图8为按照本发明L型焊接接头的实施例三的受力情况；图9为按照本发明L型焊接接头的实施例四的受力情况；图10为按照本发明L型焊接接头的实施例五的受力情况；图中标注说明：1-横筒；2-圆孔；3-焊缝；4-竖筒；5-板头。具体实施方式为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。请参阅图1至图5，分别为按照本发明L型焊接接头的五种不同连接方案的意图，如图所示，本发明提供的L型焊接接头包括横筒1和竖筒4，横筒1与竖筒4通过焊接的方式进行连接形成“L”形结构，竖筒4远离横筒1的一端设置有板头5，板头5可以用于固定或是松动固定件，横筒1上设置有圆孔2，圆孔可以用于固定装置本体，横筒1与竖筒5连接部位的侧壁上设置有扇形的加强板，加强板可以加固横筒1与竖筒4的连接，其中，横筒1与竖筒4焊接的部位的焊缝具有多种形状，分别包括水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝、直角嵌入式焊缝和45°嵌入式焊缝。实施例一如图6所示，使用实体单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，无左右加强板，受力如箭头所示。采用此种方法建立相应模型，并取静力学计算中分析工况，得到各连接方案的应力分布情况如下：在本实施例的受力条件下，连接方案一的最大应力为945.1MPa，应力集中在环形焊缝的四个直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案二的最大应力为976.9MPa，应力集中在环形焊缝的四个直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案三的最大应力为6847MPa，应力集中在45°斜面下端两直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案四的最大应力为1248MPa，应力集中在嵌入方形块顶端的四个直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案五的最大应力为2230MPa，应力集中在嵌入直角块顶端的两个直角处。方案方案一方案二方案三方案四方案五最大应力MPa945.1976.9684712482230表1为实施例一中各方案最大应力表从本实施例条件下五种连接方案的应力分布图来看，采用实体单元、孔约束、去除左右加强板时，方案一应力最小，方案三应力最大，从应力集中情况来看，方案三应力集中点少，方案四应力集中情况最为严重。实施例二如图7所示，使用实体单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，有左右加强板，受力如箭头所示。采用此种方法建立相应模型，并取静力学计算中分析工况，得到各连接方案的应力分布情况如下：在本实施例的受力条件下，连接方案一的最大应力为1986MPa，应力集中在左右两侧加强板的连接处。在本实施例的受力条件下，连接方案二的最大应力为2256MPa，应力集中在左右两侧加强板的连接处。在本实施例的受力条件下，连接方案三的最大应力为2493MPa，应力集中在左右两侧加强板的连接处。在本实施例的受力条件下，连接方案四的最大应力为3177MPa，应力集中在左右两侧加强板的连接处。在工况二的受力条件下，连接方案五的最大应力为2060MPa，应力集中在左右两侧加强板的连接处。方案方案一方案二方案三方案四方案五最大应力MPa19862256249331772060表2为实施例二中各方案最大应力表从本实施例条件下的五种连接方案的应力分布图来看，采用实体单元、孔约束、有加强板时，方案一应力最小，方案四应力最大，从应力集中情况来看，各方案应力集中情况类似。实施例三如图8所示，使用壳单元进行连接以模拟焊接，约束水平筒体圆孔的六个自由度，有左右加强板，受力如箭头所示。采用此种方法建立相应模型，并取静力学计算中分析工况，得到各连接方案的应力分布情况如下：在本实施例的受力条件下，连接方案一的最大应力为505MPa，应力集中在横筒两侧的安装孔上。在本实施例的受力条件下，连接方案二的最大应力为526MPa，应力集中在横筒两侧的安装孔上。在本实施例的受力条件下，连接方案三的最大应力为544MPa，应力集中在横筒两侧的安装孔上。在本实施例的受力条件下，连接方案四的最大应力为567MPa，应力集中在横筒两侧的安装孔上。在本实施例的受力条件下，连接方案五的最大应力为517MPa，应力集中在横筒两侧的安装孔上。方案方案一方案二方案三方案四方案五最大应力MPa505.7526.9544.6567.5517.6表3为实施例三中各方案最大应力表从本实施例条件下的五种连接方案的应力分布图来看，采用壳单元、孔约束、有加强板时，方案一应力最小，方案四应力最大，从应力集中情况来看，方案一应力集中处相对较大。实施例四如图9所示，使用壳单元，约束横筒上下两侧五个自由度，约束圆孔的一个自由度，有左右加强板，受力如箭头所示。采用此种方法建立相应模型，并取静力学计算中分析工况，得到各连接方案的应力分布情况如下：在本实施例的受力条件下，连接方案一的最大应力为463MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点。在本实施例的受力条件下，连接方案二的最大应力为465MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点。在本实施例的受力条件下，连接方案三的最大应力为468MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点。在本实施例的受力条件下，连接方案四的最大应力为470MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点上。在本实施例的受力条件下，连接方案五的最大应力为480MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点。方案方案一方案二方案三方案四方案五最大应力MPa463465468470480表4为实施例四中各方案最大应力表从本实施例条件下五种连接方案的应力分布图来看，采用壳单元、上下两面与孔约束、有加强板时，方案一应力最小，方案五应力最大，但整体接近，从应力集中情况来看，几种方案应力集中处基本相同。实施例五如图10所示，使用壳单元，约束横筒上下两侧五个自由度，约束圆孔的一个自由度，无左右加强板，受力如箭头所示。采用此种方法建立相应模型，并取静力学计算中分析工况，得到各连接方案的应力分布情况如下：在本实施例的受力条件下，连接方案一的最大应力为542MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点以及环形焊缝的四个直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案二的最大应力为569MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点以及环形焊缝的四个直角处。在本实施例的受力条件下，连连接方案三的最大应力为681MPa，应力集中在45°斜环形焊缝上端的两个个直角处。在本实施例的受力条件下，连接方案四的最大应力为577MPa，应力集中在横筒上部与外臂接触点以及竖筒与横筒连接的外轮廓的四个节点。在本实施例的受力条件下，连接方案五的最大应力为610MPa，应力集中在直角形嵌入块上侧末端两个节点处。方案方案一方案二方案三方案四方案五最大应力MPa542.2569.4681.2577.1610.8表5为实施例五中各方案最大应力表从本实施例条件下五种连接方案的应力分布图来看，采用壳单元、上下两面与孔约束、无加强板时，方案一应力最小，方案三应力最大，从应力集中情况来看，方案一，二，四的应力集中情况较严重，方案五应力集中点最小。结论考虑应力集中情况，方案五较为理想，考虑整体应力大小，方案一，方案二较好，通过以上应力分析，我们得到的方案排序为方案一优于方案二，方案五，而方案二，方案五优于方案三，方案四。上述结论仅考虑分析结果，如果再考虑焊缝的影响，由于横筒和竖筒的内臂连接处受到弯矩较大，优先考虑弯矩对于焊缝的影响，方案一为水平方形焊缝，在受到弯矩的情况下焊缝容易产生断裂，相比之下，方案二与方案五更为理想。最后再考虑工艺因素，由于方案一与方案二只能在连接处外侧焊接，而方案五由于有开口的因素，可以在内外两侧进行焊接，焊接强度更好。故综上所有因素，方案五为最优方案，可以提供最好的连接强度。本领域技术人员不难理解，本发明的L型焊接接头及其生产方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种L型焊接接头，包括横筒和竖筒，所述横筒与所述竖筒通过焊接的方式进行连接并形成“L”形结构，所述竖筒远离所述横筒的一端设置有板头，其特征在于，所述横筒与所述竖筒焊接位置的焊接缝为45°嵌入式焊缝、水平方形焊缝、竖直方形焊缝、斜45°方形焊缝或直角嵌入式焊缝。2.根据权利要求1所述的L型焊接接头，其特征在于，所述横筒上设置有圆孔。3.根据权利要求1所述的L型焊接接头，其特征在于，所述横筒与所述竖筒连接部位的侧壁上设置有加强板。4.根据权利要求3所述的L型焊接接头，其特征在于，所述加强板为扇形结构并且通过焊接的方式设置在所述横筒与所述竖筒的侧壁上。5.一种L型焊接接头应力的生产方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤1：在CAE程序中使用不同单元进行连接以模拟横筒和竖筒不同方式的焊接，根据现实的工况设置工况参数；步骤2：通过CAE程序分别分析横筒和竖筒不同焊接方式应力分布；步骤3：选取应力最分散的焊接方式进行焊接号横筒与竖筒即可。6.根据权利要求5所述的L型焊接接头应力的测定方法，其特征在于，所述工况参数包括外臂压力、圆孔约束力、横筒约束力和有无加强板。7.根据权利要求5所述的L型焊接接头应力的测定方法，其特征在于，适用于权利要求1-7任一项所述的L型焊接接头。

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