GB∕T 30024-2020 起重機 金屬結(jié)構(gòu)能力驗證

代替GB/T30024—2013起重機金屬結(jié)構(gòu)能力驗證Cranes—Proofofcompetenceofsteelstructures2020-12-14發(fā)布2021-07-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T30024—2020/ISO20332:2016前言 I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語、定義、符號和縮略語 24概述 74.1一般原則 74.2文件編制 74.3可選方法 74.4結(jié)構(gòu)件的材料 84.5螺栓連接 94.6銷軸連接 104.7焊縫連接 114.8結(jié)構(gòu)件和連接的能力驗證 115靜力強度驗證 11 115.2極限設(shè)計應(yīng)力和力 115.3驗證的實施 236疲勞強度驗證 246.1概述 246.2極限設(shè)計應(yīng)力 256.3應(yīng)力歷程 286.4驗證的實施 326.5極限設(shè)計應(yīng)力范圍的確定 327彈性穩(wěn)定性驗證 347.1概述 347.2受壓構(gòu)件的側(cè)向屈曲 347.3壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的薄板屈曲 377.4驗證的實施 42附錄A(資料性附錄)多個剪切面連接中每個螺栓和每個剪切面的極限設(shè)計剪力F 43附錄B(資料性附錄)預(yù)緊螺栓 44附錄C(規(guī)范性附錄)設(shè)計焊縫應(yīng)力σw.sa和twsa 46附錄D(規(guī)范性附錄)斜率常數(shù)m值和特征疲勞強度△o。、△r 49附錄E(規(guī)范性附錄)極限設(shè)計應(yīng)力范圍的計算值△oga和△oga 66附錄F(資料性附錄)應(yīng)力循環(huán)的估算——示例 68附錄G(資料性附錄)拉伸載荷作用下連接剛度計算 70參考文獻 72ⅢGB/T30024—2020/ISO20332:2016本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準代替GB/T30024—2013《起重機金屬結(jié)構(gòu)能力驗證》,與GB/T30024—2013相比，主要技術(shù)變化如下：——修改了規(guī)范性引用文件(見第2章，2013年版的第2章);——修改了本標準所用的部分主要符號(見第3章的表1,2013年版的第3章的表1);——修改了平面狀態(tài)應(yīng)力的焊縫鏈接的附加驗證公式，即等號右側(cè)系數(shù)由1.1改為1.0[見式(32),2013年版的式(32)];——增加了彈性穩(wěn)定性驗證(見第7章)。本標準使用翻譯法等同采用ISO20332:2016《起重機金屬結(jié)構(gòu)能力驗證》。與本標準中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應(yīng)關(guān)系的我國文件如下：——GB/T229—2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法(ISO148-1:2006,MOD)——GB/T1800.2—2020產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)線性尺寸公差I(lǐng)SO代號體系第2部分：標準公差帶代號和孔、軸的極限偏差表(ISO286-2:2010,MOD)——GB/T3098.1—2010緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱(ISO898-1:2009,MOD)——GB/T3098.17—2000緊固件機械性能檢查氫脆用預(yù)載荷試驗平行支承面法(idt——GB/T5267.1—2002緊固件電鍍層(ISO4042:1999,IDT)——GB/T15706—2012機械安全設(shè)計通則風(fēng)險評估與風(fēng)險減小(ISO12100:2010,IDT)——GB/T17505—2016鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求(ISO404:2013,MOD)——GB/T19349—2012金屬和其他無機覆蓋層為減少氫脆危險的鋼鐵預(yù)處理(ISO9587:2007,IDT)——GB/T19418—2003鋼的弧焊接頭缺陷質(zhì)量分級指南(ISO5817:1992,IDT)——GB/T20863.1—2007起重機械分級第1部分：總則(ISO4301-1:1986,IDT)——GB/T22437(所有部分)起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則[ISO8686(所有部分)]本標準由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標準由全國起重機械標準化技術(shù)委員會(SAC/TC227)歸口。本標準起草單位：太原科技大學(xué)、北京起重運輸機械設(shè)計研究院有限公司、中聯(lián)重科股份有限公司、鄭州新大方重工科技有限公司、北京起重運輸機械設(shè)計研究院有限公司河南分院、天津港股份有限公司、中船第九設(shè)計研究院工程有限公司、法蘭泰克重工股份有限公司、河南省礦山起重機有限公司、江西起重機械總廠有限公司、寧夏天地奔牛銀起設(shè)備有限公司、紐科倫(新鄉(xiāng))起重機有限公司、青島海西重機有限責任公司、河南省大方重型機器有限公司、廣州特種機電設(shè)備檢測研究院、佛山市南海區(qū)特種設(shè)備協(xié)會、南京開關(guān)廠有限公司。本標準主要起草人：徐格寧、張培、董青、戚其松、任會禮、陳浩、付玲、肖揚、朱靖、袁秀峰、李峰、本標準所代替標準的歷次版本發(fā)布情況為：——GB/T30024—2013。GB/T30024—2020/ISO20332:2016起重機金屬結(jié)構(gòu)能力驗證本標準基于極限狀態(tài)法規(guī)定了對起重機金屬結(jié)構(gòu)進行能力驗證所確定的一般條件、要求、方法和參數(shù)值，以與ISO8686中載荷與載荷組合的適用部分協(xié)同使用。本標準具有通用性，適用于所有類型的起重機。對于專用特殊的起重機，可由其他標準規(guī)定其能力驗證的特定要求。通過理論驗證計算和/或測試進行能力驗證，旨在以所建立的強度極限(如屈服極限、疲勞、脆性斷裂)來避免與結(jié)構(gòu)性能相關(guān)的危險。根據(jù)ISO8686-1,能力驗證計算可以采用兩種方法：分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法、整體安全系數(shù)的許用應(yīng)力法。雖不排除許用應(yīng)力法的有效性，但本標準僅涉及極限狀態(tài)法。本標準不包括附屬部件(如欄桿、樓梯、走道、司機室)的能力驗證計算。但需考慮這些附屬部件對主要結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6974.1—2008起重機術(shù)語第1部分：通用術(shù)語(ISO4306-1:2007,IDT)ISO148-1:2009金屬材料夏比擺錘沖擊試驗第1部分：試驗方法(Metallicmaterials—Charpypendulumimpacttest—Part1:Testmethod)ISO273:1979緊固件螺栓和螺釘用通孔(Fasteners—Clearanceholesforboltsandscrews)ISO286-2:2010產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)ISO線性尺寸公差代碼第2部分：標準公差等級和孔、軸的極限偏差表[Geometricalproductspecifications(GPS)—ISOcodesystemfortolerancesonlinearsizes—Part2:Tablesofstandardtoleranceclassesandlimitdeviationsforholesandshafts,cor-rectedbyISO286-2:2010/Cor1:2013]ISO404鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求(Steelandsteelproducts—Generaltechnicaldeliveryrequirements)ISO898-1:2013碳鋼和合金鋼制緊固件機械性能第1部分：具有規(guī)定性能等級的螺栓、螺釘和螺柱粗牙螺紋和細齒節(jié)螺紋(Mechanicalpropertiesoffastenersmadeofcarbonsteelandalloysteel—Part1:Bolts,screwsandstudswithspecifiedpropertyclasses—Coarsethreadandfinepitchthread)ISO4301-1:2016起重機分級第1部分：總則(Cranesandliftingappliances-Classification—Part1:General)ISO5817:2014焊接鋼、鎳、鈦及其合金的熔化焊接頭(束焊除外)缺陷質(zhì)量等級[Welding—Fusion-weldedjointsinsteel,nickel,titaniumandtheiralloys(beamweldingexcluded)—Qualitylev-elsforimperfections]ISO7452:2013熱軋結(jié)構(gòu)鋼板尺寸和形狀公差(Hot-rolledstructuralsteelplates—Tolerancesondimensionsandshape)2GB/T30024—2020/ISO20332:2016ISO7788:1985鋼熱軋鋼板和寬扁鋼板的表面光潔度交貨要求(Steel—Surfacefinishofhot-rolledplatesandwideflats—Deliveryrequirements)ISO8686.1:2012起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第1部分：總則(Cranes—Designprin-ciplesforloadsandloadcombinations—Part1:General)ISO8686-2起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第2部分：流動式起重機(Cranes—Designprinciplesforloadsandloadcombinations—Part2:Mobilecranes)ISO8686-3起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第3部分：塔式起重機(Cranes—Designprin-ciplesforloadsandloadcombinations—Part3:Towercranes)ISO8686-4起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第4部分：臂架起重機(Cranes—Designprin-ciplesforloadsandloadcombinations—Part4:Jibcranes)ISO8686-5起重機載荷與載荷組合的設(shè)計原則第5部分：橋式和門式起重機(Cranes—Designprinciplesforloadsandloadcombinations—Part5:Overheadtravellingandportalbridgecranes)ISO9013:2002熱切割熱切割分類產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量公差(Thermalcutting—Classificationofthermalcuts—Geometricalproductspecificationandqualitytolerances)ISO9587金屬和其他無機覆蓋層為減少氫脆危險的鋼鐵預(yù)處理(Metallicandotherinorganiccoatings—Pretreatmentofironorsteeltoreducetheriskofhydrogenembrittlement)ISO12100機械安全設(shè)計通則風(fēng)險評估與風(fēng)險減小(Safetyofmachinery—Basicconcepts,generalprinciplesfordesign—Riskassessmentandriskreduction)ISO15330緊固件機械性能檢查氫脆用預(yù)載荷試驗平行支承面法(Preloadingtestforthedetectionofhydrogenembrittlement—Parallelbearingsurfacemethod)ISO17659:2002焊接圖示焊接接頭的多語種術(shù)語(Welding—Multilingualtermsforweldedjointswithillustrations)GB/T6974.1—2008中第8章、ISO12100和ISO17659界定的以及下列術(shù)語、定義、符號和縮略語(見表1)適用于本文件。鋼材的等級gradeofsteel采用鋼材強度(通常用屈服應(yīng)力fy,有時也用極限強度fu)定義的標識。鋼材的質(zhì)量qualityofsteel采用鋼材的沖擊韌性和試驗溫度定義的標識。表1本標準所用的主要符號和縮略語AA3GB/T30024—2020/ISO20332:2016符號含義A。螺紋公稱應(yīng)力截面積a幾何尺寸焊縫熔融的幾何尺寸ar有效焊縫厚度b幾何尺寸C幾何尺寸DA圓柱體有效承載直徑D;空心銷軸內(nèi)徑D。空心銷軸外徑d(螺栓/銷軸)直徑孔的直徑螺栓頭部接觸區(qū)的直徑孔的直徑E彈性模量ei,e2邊界距離F力F,螺栓上的拉力Fh.R極限設(shè)計承壓力Fb.sd,Fbi.sd設(shè)計承壓力△F,附加力Fe由于外部拉力引起連接中壓力的減少量F,Rd極限設(shè)計拉力Fa極限力Fe,t(螺栓連接上的)外力Fk特征值(力)Fp螺栓預(yù)緊力Fp.d設(shè)計預(yù)緊力FRd極限設(shè)計力Fsa構(gòu)件的設(shè)計力F..Rd每個螺栓和每個摩擦面的極限設(shè)計滑移力Fu,Ra,Fi2,Rd每個螺栓的極限設(shè)計拉力每個螺栓的外部拉力4GB/T30024—2020/ISO20332:2016符號含義FR每個螺栓/銷軸和每個剪切面的極限設(shè)計剪力Fv.sd每個螺栓/銷軸和每個剪切面的設(shè)計剪力Fa.r法向力/剪力f板的面外缺陷Fh.Rd.x極限設(shè)計壓縮縱向應(yīng)力Fp,Rd極限設(shè)計壓縮橫向應(yīng)力Fn.Rd.極限設(shè)計屈曲剪應(yīng)力極限應(yīng)力特征值(應(yīng)力)fkd極限設(shè)計應(yīng)力被連接件的極限強度fub螺栓的極限強度fuw焊縫的極限強度fw,Ra極限設(shè)計焊縫應(yīng)力被連接件的屈服應(yīng)力或0.2%殘余變形的屈服強度fyh螺栓的屈服應(yīng)力fyk結(jié)構(gòu)件的屈服應(yīng)力(最小值)fyp銷軸的屈服應(yīng)力h工件的厚度ha焊縫與載荷作用接觸區(qū)域之間的距離I慣性矩K?螺栓的剛度(斜率)K被連接件的剛度(斜率)km基于所考慮結(jié)構(gòu)細部的m的應(yīng)力譜系數(shù)k*具體的應(yīng)力譜比例系數(shù)Knx,k7板的屈曲系數(shù)L壓縮構(gòu)件的長度有效夾緊長度板缺陷的測量長度l:有效焊縫長度焊縫長度無螺紋受拉處的有效長度有螺紋受拉處的有效長度MRa極限設(shè)計彎矩5GB/T30024—2020/ISO20332:2016符號含義Msa設(shè)計彎矩mlgo-lgN曲線的斜率常數(shù)N疲勞導(dǎo)致失效時的應(yīng)力循環(huán)數(shù)Nc壓縮力Nk壓縮構(gòu)件的臨界屈曲載荷NRd極限設(shè)計壓縮力設(shè)計壓縮力Nef參考點的循環(huán)次數(shù)N事件的總次數(shù)NC缺口效應(yīng)級別NDT無損檢測ni在應(yīng)力范圍i內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7承受相同載荷的螺栓數(shù)量P。可靠性概率螺栓中心距Q剪力qi沖擊韌性參數(shù)Ra設(shè)計抗力r車輪半徑S應(yīng)力歷程參數(shù)s的級別Sa設(shè)計應(yīng)力或力應(yīng)力歷程參數(shù)T溫度TIG鎢極惰性氣體保護焊t厚度U工作循環(huán)等級u形狀系數(shù)直徑比Wol彈性截面模量a承壓連接特征系數(shù)a'w極限焊縫應(yīng)力系數(shù)Ymf疲勞強度具體抗力系數(shù)Ym一般抗力系數(shù)6GB/T30024—2020/ISO20332:2016符號含義Yp分項安全系數(shù)YR總的抗力系數(shù)YRb螺栓的總抗力系數(shù)YRe受拉狀態(tài)下有孔截面處的總抗力系數(shù)YRm結(jié)構(gòu)件的總抗力系數(shù)YRp銷軸的總抗力系數(shù)YRs防滑連接的總抗力系數(shù)Ys具體抗力系數(shù)Ysh螺栓連接的具體抗力系數(shù)Ysm結(jié)構(gòu)件的具體抗力系數(shù)Ysp銷軸連接的具體抗力系數(shù)Yss夾緊摩擦型連接的具體抗力系數(shù)Yst受拉狀態(tài)下有孔截面處的具體抗力系數(shù)△?1附加伸長?p預(yù)緊伸長⊙斜拉構(gòu)件的傾斜k離散角λ焊縫方向接觸區(qū)的寬度μ滑動摩擦系數(shù)V應(yīng)力范圍發(fā)生的相對總次數(shù)VD直徑比G各應(yīng)力的表達△o應(yīng)力范圍△o;應(yīng)力范圍i△最大應(yīng)力范圍應(yīng)力范圍的下極限值△o特征疲勞強度(正應(yīng)力)板屈曲的參考應(yīng)力為單一參數(shù)應(yīng)力循環(huán)分級而選擇的恒定平均應(yīng)力△oRd極限設(shè)計應(yīng)力范圍(正應(yīng)力)對于k*=1的極限設(shè)計應(yīng)力范圍設(shè)計應(yīng)力(正應(yīng)力)設(shè)計應(yīng)力范圍(正應(yīng)力)7GB/T30024—2020/ISO20332:2016符號含義0sd.x設(shè)計壓縮縱向應(yīng)力設(shè)計壓縮橫向應(yīng)力Gu應(yīng)力范圍的上極限值Gw,Sd設(shè)計焊縫應(yīng)力(正應(yīng)力)正應(yīng)力在x,y方向的分量Ga最大應(yīng)力幅度ming.maxa應(yīng)力極限值t剪應(yīng)力△tc特征疲勞強度(剪應(yīng)力)設(shè)計應(yīng)力(剪應(yīng)力)△tsd設(shè)計應(yīng)力范圍(剪應(yīng)力)TRd極限設(shè)計應(yīng)力范圍(剪應(yīng)力)Tw.Sd設(shè)計焊縫應(yīng)力(剪應(yīng)力)動載系數(shù)ψ板的應(yīng)力比4概述在載荷或重復(fù)載荷循環(huán)作用下，應(yīng)對可能失效、斷裂或變形而影響起重機功能的構(gòu)件、桿件以及細節(jié)進行能力驗證計算。能力驗證文件應(yīng)包括：——適用的載荷與載荷組合；——能力驗證計算結(jié)果及適用性測試。除采用計算的方法進行能力驗證外，也可通過試驗的方法進行驗證，或由二者協(xié)同驗證。試驗過程中的載荷大小和分布應(yīng)符合相關(guān)極限狀態(tài)下的設(shè)計載荷與載荷組合。8GB/T30024—2020/ISO20332:2016此外，對于先進的和公認的理論或試驗方法，只要符合本標準的原則，通?？梢允褂?。4.4結(jié)構(gòu)件的材料推薦采用符合如下國際標準的鋼材：——ISO630;——ISO6930-1;——ISO4950-1;在使用其他鋼材的場合，應(yīng)已知其極限強度f和屈服應(yīng)力fy的具體值。而鋼材的力學(xué)性能和化學(xué)成分應(yīng)根據(jù)ISO404確定。此外應(yīng)滿足下列條件：——當fu/fy<1.05時，設(shè)計值fy=fu/1.05;——斷面面積A≥7%的伸長量的計算長度L。=5.65×√S?(S。為初始截面面積);——應(yīng)詳細給出材料的焊接性或非焊接性，并且，對于焊接材料，需進行焊接性證明；——用于冷成型的材料，應(yīng)給出相關(guān)參數(shù)。板厚的負公差等于或大于ISO7452:2013級別A的規(guī)定值時，能力驗證采用板厚的標準值。否則應(yīng)采用板厚的實際最小值。當驗證用于受拉構(gòu)件的鋼材質(zhì)量和等級(參考相關(guān)標準)時，應(yīng)考慮沖擊韌性參數(shù)q;的綜合影響。表2給出不同影響因素下的q;值。表3給出了依據(jù)2q;確定的所需沖擊能量和試驗溫度，而這些應(yīng)由鋼材制造商根據(jù)ISO148-1確定。表2沖擊韌性參數(shù)q序號影響因素1工作環(huán)境溫度T/℃O≤T0-10≤T<01-20≤T<-102-30≤T<-203-40≤T<-304-50≤T<-4062屈服應(yīng)力fy/(N/mm2)fy≤3000300<fy≤4601460<fy≤7002700<fy≤100031000<fy≤13004bd一9bd一GB/T30024—2020/ISO20332:2016表2(續(xù))3012346對于分<1.8x=1.74特征疲勞強度△oc/(N/mm2)0123455靜強度的使用(見5.3.1)0表3對應(yīng)工q:沖擊韌性的要求對于螺栓連接，應(yīng)使用ISO898-1:2013中表4給出的螺栓性能等級(螺栓等級)。表4給出了不同螺栓性能等級的名義強度。表4螺栓的性能等級性能等級4.65.68.8fyh/(N/mm2)240300640900fuh/(N/mm2)400500800如有必要，設(shè)計者應(yīng)要求螺栓供應(yīng)商提供性能等級(螺栓等級)為10.9和12.9的螺栓保證不發(fā)生氫GB/T30024—2020/ISO20332:2016脆的證明。技術(shù)要求見ISO15330、ISO4042和ISO9587。本標準中的螺栓連接，是指采用螺栓在桿件和/或構(gòu)件之間進行的，且符合下列要求的連接：——當受到振動、反向或波動載荷時，或在可能導(dǎo)致有害幾何形狀變化的滑移處，螺栓應(yīng)充分擰緊以使連接面壓緊為一體；——可擰緊的其他螺栓連接；——應(yīng)確保連接面不發(fā)生轉(zhuǎn)動(例如：使用多個螺栓)。本標準中的剪切和承壓連接，是指載荷垂直作用于螺栓軸線方向并引起螺栓的剪切和承壓，以及被連接件的承壓的連接，且應(yīng)符合下列要求：——當螺栓承受反向載荷時，或在可能導(dǎo)致有害的幾何形狀變化的滑移處，螺栓與螺孔之間的間隙應(yīng)符合ISO286-2:2010的配合公差h13/H11或更緊；——接觸面不需要特別的表面處理。本標準中的夾緊摩擦型連接，是指通過接合面之間的摩擦來傳遞載荷的連接，且應(yīng)符合下列要求：——應(yīng)使用ISO898-1:2013中性能等級(螺栓等級)為8.8、10.9或12.9的高強度螺栓；——應(yīng)采用一種可控方法擰緊螺栓以達到規(guī)定的預(yù)緊狀態(tài)；——應(yīng)規(guī)定和考慮接合面的表面條件；——除標準孔外，超大孔和槽形孔都可使用。本標準中的受拉連接，是指載荷作用在螺栓軸線方向并引起螺栓軸向拉伸應(yīng)力的連接，且應(yīng)符合下——預(yù)緊連接應(yīng)采用ISO898-1:2013中性能等級(螺栓等級)為8.8、10.9或12.9的高強度螺栓，采用可控的方法擰緊以達到規(guī)定的預(yù)緊狀態(tài)；——應(yīng)考慮由接頭幾何形狀的杠桿作用(撬動)所引起的額外螺栓拉力；——螺栓的疲勞評估應(yīng)考慮受接頭結(jié)構(gòu)特征影響螺栓拉力的變化，例如被連接件的剛度和撬動作用。本標準中的銷軸連接，是指與被連接件之間無約束轉(zhuǎn)動圓柱銷軸的連接。此處的要求適用于承載的銷接連接，而不適用于僅作為附屬的便捷連接方式。銷軸與銷孔間的間隙應(yīng)符合ISO286-2:2010的配合公差h13/H13或更緊。在載荷方向變化的情所有銷軸均應(yīng)配備防止其脫出銷孔的防脫裝置。當允許銷軸連接在承載狀態(tài)下轉(zhuǎn)動時，防脫裝置應(yīng)限制銷軸的軸向位移。為限制局部平面外的變形(表面凹陷),應(yīng)考慮被連接件的剛度。GB/T30024—2020/ISO20332:20164.7焊縫連接本標準中的焊縫連接，是指采用熔合焊接加工工藝，對厚度不小于3mm的桿件和/或構(gòu)件進行的連接。ISO17659給出了焊縫連接的術(shù)語。ISO5817的質(zhì)量等級評價適用于本標準，應(yīng)采用適當?shù)臒o損檢測方法驗證是否符合質(zhì)量等級要求。通常對于要求靜態(tài)能力驗證的焊縫連接，ISO5817:2014的質(zhì)量等級C級是可接受的。ISO5817:2014的質(zhì)量等級D級僅可用于即使焊縫局部失效也不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效或載荷墜落的焊縫連接。雖然沿焊縫長度的應(yīng)力分布可能是非均勻的，但在大多數(shù)情況下，當有效焊接長度不超過焊接厚度a的150倍時，可認為其分布是均勻的。然而，也可假定其他的應(yīng)力分布情況，只要其滿足平衡性和連續(xù)性的基本要求，并與接頭的實際變形特征充分相符即可。對于承受靜力作用的焊縫設(shè)計，不需考慮殘余應(yīng)力和不參與傳遞力的應(yīng)力。這特別適用于正應(yīng)力平行于焊縫軸線的情形。當進行對接接頭拉伸靜強度測試時，采用固定焊接加強實現(xiàn)測試。4.8結(jié)構(gòu)件和連接的能力驗證能力驗證的目標是證明設(shè)計應(yīng)力或力S?不超過設(shè)計抗力R?,見式(1):設(shè)計應(yīng)力或力S?應(yīng)根據(jù)ISO8686適用部分的相關(guān)載荷、載荷組合和分項安全系數(shù)所確定。在以下章條中，設(shè)計抗力Ra用極限應(yīng)力fa或極限力Fa來表示。應(yīng)對結(jié)構(gòu)件和連接進行下列驗證：——第5章的靜力強度驗證；——第6章的疲勞強度驗證；——第7章的彈性穩(wěn)定性驗證。5靜力強度驗證5.1概述通過計算進行靜力強度驗證，目的是防止由于材料屈服、夾緊摩擦連接的滑移、彈性失穩(wěn)(見第7章)和結(jié)構(gòu)件或連接的斷裂而產(chǎn)生過度變形?？刹捎糜蒊SO8686相關(guān)部分或按ISO8686-1執(zhí)行的產(chǎn)品標準中給出的動載系數(shù)計算等效靜態(tài)載荷來模擬動態(tài)效應(yīng)。本標準不接受采用塑性理論計算極限承載能力。結(jié)構(gòu)件和連接的驗證應(yīng)同時考慮在ISO8686適用部分載荷組合A、B或C中的最不利載荷效應(yīng)，并與5.2給出的極限設(shè)計抗力相比較。本標準僅考慮名義應(yīng)力，即采用傳統(tǒng)材料彈性強度理論計算的應(yīng)力，不包括局部應(yīng)力集中效應(yīng)。由于給定的極限狀態(tài)將與名義應(yīng)力一同使用，如果將采用其他應(yīng)力計算方法(如有限元分析)得到的應(yīng)力直接用于本標準規(guī)定的驗證，可能會產(chǎn)生過度保守的結(jié)果。5.2極限設(shè)計應(yīng)力和力極限設(shè)計應(yīng)力按式(2)計算：GB/T30024—2020/ISO20332:2016fra=f(fk,γr) 極限設(shè)計力按式(3)計算：Fra=f(Fk,Yr) 式中：fk,F特征(或名義)值；Yg——總的抗力系數(shù)，γg=γm×γ。;γm——一般抗力系數(shù)：Ym=1.1;γ,——適用于具體結(jié)構(gòu)件的具體抗力系數(shù)，將在以下的章條中給出。fra和Fa相當于在ISO8686.1:2012中圖A.2的R/γm。5.2.2結(jié)構(gòu)件中的極限設(shè)計應(yīng)力用于結(jié)構(gòu)件驗證的極限設(shè)計應(yīng)力fra按式(4)和式(5)計算：正應(yīng)力 剪應(yīng)力 式中：fx——結(jié)構(gòu)件材料的屈服應(yīng)力的最小值；γm——結(jié)構(gòu)件材料的具體抗力系數(shù)：對于非軋制材料Ysm=0.95;對于軋制材料(例如板材和型材):對于軋制方向的應(yīng)力Ysm=0.95;對于壓應(yīng)力和剪應(yīng)力γsm=0.95。對于垂直于軋制方向的拉應(yīng)力(見圖1):對于板的厚度小于15mm或材料斷面收縮率大于20%Ysm=1.0;對于材料斷面收縮率在10%～20%γsm=1.16;對于材料斷面收縮率小于10%Ym=1.50。材料應(yīng)適于承受垂直載荷，且應(yīng)無層狀缺陷。GB/T30024—2020/ISO20332:2016+2圖1垂直于軋制方向的拉伸載荷5.2.3螺栓連接的極限設(shè)計力連接的抗力應(yīng)取單個連接件極限力的最小值。除被連接件的承壓能力外，最大應(yīng)力截面的其他極限條件，應(yīng)利用母材的抗力系數(shù)進行驗證。承載能力計算中，只考慮螺栓桿無螺紋部分。每個螺栓和每個剪切面的極限設(shè)計剪力Fv.按式(6)～式(8)計算：當螺紋不在剪切面內(nèi)時：當螺紋在剪切面內(nèi)時：fm——螺栓材料的屈服應(yīng)力(名義值)(見表4);A——剪切面處螺栓桿的橫截面面積；A。——螺紋應(yīng)力截面積(見ISO898-1);γ——螺栓連接的具體抗力系數(shù)：對于多個剪切面的連接γ=1.0;對于單個剪切面的連接γ=1.3。所選螺栓的極限設(shè)計剪力參見附錄A。 GB/T30024—2020/ISO20332:2016每個螺栓和每個被連接件的極限設(shè)計承壓力Fs.Ra按式(9)計算：fy——被連接件材料的屈服應(yīng)力(最小值);d——螺栓直徑；t——被連接件與螺栓無螺紋部位接觸處的厚度；γh——螺栓連接的具體抗力系數(shù)：對于多個剪切面的連接γ=0.7;對于單個剪切面連接γ=0.9。對板的要求如下：…………(10)d。-孔的直徑。圖2式(10)的圖解在凈截面上涉及屈服的極限設(shè)計拉力F按式(11)計算：……………GB/T30024—2020/ISO20332:2016An——螺栓或銷軸孔處的凈截面面積(見圖2);γx——受拉狀態(tài)下有孔截面處的具體抗力系數(shù)，γ=1.2。連接的抗力應(yīng)根據(jù)單個連接件極限力之和來確定。對于夾緊摩擦型連接，每個螺栓和每個摩擦面的極限設(shè)計滑移力Fs按式(12)計算：.......................................(12)對于經(jīng)噴丸噴砂處理而呈現(xiàn)均勻金屬光澤的表面，取μ=0.50;對于經(jīng)噴丸噴砂處理并鍍鋁的表面，取μ=0.50;對于經(jīng)噴丸噴砂處理并鍍鋅的表面，取μ=0.50;對于經(jīng)噴丸噴砂處理并涂有50μm～80μm厚度的堿硅酸鋅底漆(無機富鋅漆)的表面，取對于經(jīng)熱浸鍍鋅和輕度噴丸噴砂處理的表面，取μ=0.40;對于經(jīng)鋼絲刷或火焰清理而呈現(xiàn)金屬光澤的表面，取μ=0.30;對于經(jīng)磷化底漆清理和處理的表面，取μ=0.25;對于清理了浮銹、油脂和污垢(最低要求)的表面，取μ=0.20;Fpa——設(shè)計預(yù)緊力；F——由于外部拉力引起連接中壓力的減少量(對于不計算剛度比的保守假設(shè)，可采用F=F。,所施加的預(yù)緊力應(yīng)略大于或等于設(shè)計預(yù)緊力。表5夾緊摩擦型連接的具體抗力系數(shù)γ。連接滑移影響孔的類型標準孔“超大孔”和短槽孔“長槽孔長槽孔易造成危險2.00不造成危險短槽孔：孔的長度小于或等于1.25倍螺栓直徑。長槽孔：孔的長度大于1.25倍粗制螺栓的直徑。為減少螺栓或螺母的壓力，應(yīng)采用合適的墊圈。孔的公差取自ISO273的中(半精制)系列。b孔的公差取自ISO273的粗(制)系列。槽型孔的槽垂直于力的方向。槽型孔的槽平行于力的方向。當夾緊摩擦型的具體抗力系數(shù)γ=1.14、設(shè)計預(yù)緊力Fpa=0.7×fyn×移力參見附錄B。GB/T30024—2020/ISO20332:2016fyh——螺栓材料的屈服應(yīng)力(名義值)(見表4);A。——螺紋應(yīng)力截面積。5.2.3.3受拉連接本條款規(guī)定了連接中的螺栓的極限狀態(tài)。被連接件及其焊縫的計算應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)件的一般原則，螺栓的預(yù)緊視為一個加載的部件。考慮到多個螺栓連接中力的分布和撬動效應(yīng)(即杠桿作用),應(yīng)對連接中最大外力作用下的螺栓進行驗證計算。預(yù)緊連接的能力驗證計算應(yīng)考慮螺栓和被連接件的剛度，見圖3。F,——螺栓預(yù)緊力；?,——由于預(yù)緊引起的螺栓伸長；F——螺栓上的拉力；K——螺栓的剛度(斜率);圖3力-變形圖GB/T30024—2020/ISO20332:2016另外，應(yīng)根據(jù)連接接頭的構(gòu)造考慮外部壓力的加載途徑，見圖4。圖4不同外部壓力的加載途徑對于外部拉伸螺栓的力，應(yīng)考慮兩個獨立的設(shè)計極限：a)在外力作用下和在最大設(shè)計預(yù)緊力下所產(chǎn)生的螺栓力不應(yīng)超過螺栓屈服載荷，見式(13);b)在外力作用下和在最小設(shè)計預(yù)緊力下的連接不應(yīng)產(chǎn)生間隙(縫隙),見式(14)。對于受拉連接，應(yīng)證明螺栓的外部設(shè)計拉力F不超過兩個極限設(shè)計力Fa.R或Fe.Ra中的任何一根據(jù)螺栓屈服準則，單個螺栓的極限設(shè)計拉力F.Ra按式(13)計算：.......................................Fy——螺栓的屈服力；Fpmx——設(shè)計預(yù)緊力的最大值，見式(15);fsn——螺栓的屈服應(yīng)力；A?！菁y公稱應(yīng)力截面積；φ——連接的剛度比例系數(shù)，另見附錄G;γh——受拉連接的具體抗力系數(shù)，γ=0.91。計算連接的剛度比例系數(shù)φ時，可以考慮載荷引入系數(shù)αu,見附錄G。根據(jù)連接的間隙準則，單個螺栓的極限設(shè)計拉力F2.R按式(14)計算：.......................................(14)式中：Fpm——設(shè)計預(yù)緊力的最小值。考慮預(yù)緊力的分散系數(shù)，設(shè)計預(yù)緊力最大和最小值可按式(15)和式(16)計算：GB/T30024—2020/ISO20332:2016Fpmx=(1+s)×Fpm Fp.min=(1-s)×Fm 式中：Fm——施加預(yù)緊力的名義目標值；Fmx——設(shè)計預(yù)緊力的最大值；Fg——設(shè)計預(yù)緊力的最小值；±s——預(yù)緊力的分散系數(shù)：對于旋轉(zhuǎn)角度或擰緊扭矩需計量的可控擰緊處，取s=0.23;對于螺栓力或伸長量需計量的可控擰緊處，取s=0.09。當采用幾個同型等載螺栓連接時，式(16)中計算F…所用到的分散系數(shù)應(yīng)考慮下列情況：對于旋轉(zhuǎn)角度或擰緊扭矩需計量的可控擰緊處，s=0.23/√n且s≥0.10;對于螺栓力或伸長量需計量的可控擰緊處，s=0.09/√n且s≥0.05;其中，n為相同受力螺栓的數(shù)量。表6給出了名義預(yù)緊力Fm的限值，否則對一個特定連接可能會選擇任意的預(yù)緊力值。表6由預(yù)緊力施加方法確定的最大名義預(yù)緊力等級關(guān)于擰緊力矩的信息參見附錄B。對于螺栓上的附加力計算，應(yīng)考慮外部壓力的加載途徑，見圖4。一般形式下螺栓上的附加力可按式(17)計算：△F=φ×(F,+F)…………(17)式中：△F——螺栓上的附加力；φ——連接的剛度比例系數(shù)；F.——外部拉力；Fs——外部壓力。在外部壓力不干涉螺栓的受壓區(qū)域情況下，應(yīng)忽略外部壓力F[即在式(17)中將F…設(shè)為0],如根據(jù)第6章，螺栓的疲勞強度驗證應(yīng)計入螺栓上的附加力△F。5.2.3.4剪切、拉伸組合的承壓型連接當承壓型連接的螺栓同時受到拉伸和剪切的作用時，所施加的力應(yīng)滿足式(18):……………(18)式中：Fsa——每個螺栓的外部拉力；FRa——每個螺栓的極限設(shè)計拉力(見5.2.3.3);F.sa——每個螺栓和每個剪切面的設(shè)計剪力；Fv.R——每個螺栓和每個剪切面的極限設(shè)計剪力(見5.2.3.1.2)。GB/T30024—2020/ISO20332:20165.2.4銷軸連接的極限設(shè)計力5.2.4.1銷軸的極限設(shè)計彎矩極限設(shè)計彎矩按式(19)計算：其中：YRp=Ym×YsWa——銷軸材料的彈性截面模量；fφ——銷軸材料的屈服應(yīng)力(最小值);γp——銷軸連接中彎矩的具體抗力系數(shù)，γ=1.0。5.2.4.2銷軸的極限設(shè)計剪力銷軸每個剪切面的極限設(shè)計剪力按式(20)計算：其中：YRp=Ym×Ysu——形狀系數(shù)：對于實心銷軸u=4/3;對于空心銷軸D;——銷軸內(nèi)徑；A——銷軸橫截面面積；對于多個剪切面連接γ=1.0;對于單個剪切面連接γ=1.3。5.2.4.3銷軸和被連接件的極限設(shè)計承壓力極限設(shè)計承壓力按式(21)計算：其中：YRp=Ym×Ysfy——被連接件材料的屈服應(yīng)力(最小值);fm——銷軸材料的屈服應(yīng)力(最小值);………………))))d——銷軸直徑；20GB/T30024—2020/ISO20332:2016t——被連接件厚度的較小值，即圖5中的2t1或t2;γφ——銷軸連接中承壓力的具體抗力系數(shù)。對于多個剪切面連接中的被連接件，通過防脫裝置(如銷軸端部的擰緊螺母)而緊固為一體時，Yp=0.6。對于單個剪切面連接或多個剪切面連接中的被連接件，沒有緊固為一體時，γ=0.9。在銷軸和承壓面之間有顯著相對運動的情況下，應(yīng)考慮降低極限承壓力以減少磨損。在反向載荷的情況下，應(yīng)考慮避免間隙過大。圖5銷軸連接5.2.4.4被連接件的極限設(shè)計剪力對于材料撕裂型失效模式下的極限設(shè)計力應(yīng)根據(jù)臨界截面的剪應(yīng)力。通常，假定截面上的剪應(yīng)力均勻分布。極限設(shè)計剪力按式(22)計算：…………)對于對稱結(jié)構(gòu)，如圖6a)和圖6c),A。=2×s×t;對于結(jié)構(gòu)，如圖6b)(s1和s2應(yīng)大于c),A,=(s1+s2)×t式中：f,——被連接件材料的屈服應(yīng)力(最小值);A?！毫呀孛娴氖芗裘娣e；s,s?,s?——撕裂截面的受剪長度，圖6結(jié)構(gòu)中，A—A為撕裂截面，且受剪長度可通過圖示中的t——構(gòu)件的厚度。21GB/T30024—2020/ISO20332:2016a)類型Ib)類型Ⅱc)類型Ⅲ圖6被連接件5.2.4.5被連接件的極限設(shè)計拉力根據(jù)銷軸孔內(nèi)表面的最大拉應(yīng)力進行設(shè)計，應(yīng)考慮銷軸孔幾何形狀引起的應(yīng)力集中。符合圖6a)所示結(jié)構(gòu)的極限設(shè)計力可按式(23)計算：……………)fy——被連接件材料的屈服應(yīng)力(最小值);f?——被連接件材料的屈服強度；γw——受拉狀態(tài)下有孔截面處的具體抗力系數(shù)；k——應(yīng)力集中系數(shù)，例如，截面最大應(yīng)力與平均應(yīng)力的比值，當結(jié)構(gòu)的幾何尺寸比1≤c/b≤2且0.5≤c/b≤1(見圖6a)],可根據(jù)圖7確定應(yīng)力集中系數(shù)k,銷軸和孔之間的間隙假定符合ISO286-2:2010中公差為H11/h11或者更小值。對于較大間隙的情形，應(yīng)選擇較大的22GB/T30024—2020/ISO20332:2016kc/b圖7特定類型銷軸連接的應(yīng)力集中系數(shù)5.2.5焊縫連接的極限設(shè)計應(yīng)力用于焊縫連接的極限設(shè)計焊縫應(yīng)力fw.Ra取決于以下方面：——焊接母材和所用的焊縫材料；——焊縫質(zhì)量。根據(jù)表7中公式編號，極限設(shè)計焊縫應(yīng)力fw.Ra按式(24)或式(25)計算：…………(24)…………(25)αw——根據(jù)焊縫類型、應(yīng)力類型和焊縫材料確定的極限焊縫應(yīng)力系數(shù)，如表7所示；fyk——被連接件的屈服強度的最小值；fw——焊縫材料(所有焊縫金屬)的極限強度。由焊縫連接構(gòu)件組合而成的結(jié)構(gòu)件，例如翼緣板和腹板的連接，在設(shè)計時可不考慮構(gòu)件中平行于焊縫軸線的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，而假設(shè)焊縫按比例承受那些構(gòu)件之間產(chǎn)生的剪力。23GB/T30024—2020/ISO20332:2016表7極限焊縫應(yīng)力系數(shù)α應(yīng)力方向dw相匹配的欠匹配的除了根據(jù)5.3.4驗證焊接材料外，還應(yīng)根據(jù)5.3.1對連接件進行驗證對于全部熔透和部分熔透焊縫的定義參考IS相匹配的焊縫材料：焊縫材料極限強度等于或不建議采用非對稱焊接，若使用不對稱焊縫，為避免載荷偏心對焊縫的影響，5.3驗證的實施5.3.1結(jié)構(gòu)件的驗證對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)件應(yīng)按式(26)進行驗證：osa≤frdo和rsa≤frar………………(26)osa,Tsu——設(shè)計應(yīng)力，可用馮米斯(VonMises)等效應(yīng)力σ代替；frds,far——根據(jù)5.2.2得到的相應(yīng)的極限設(shè)計應(yīng)力：對于采用馮米斯等效應(yīng)力的情況，fra?即為極限設(shè)計應(yīng)力。對于未采用馮米斯等效應(yīng)力的平面狀態(tài)應(yīng)力，應(yīng)按式(27)進行附加驗證：………………(27)x,y——正交方向的應(yīng)力分量。空間狀態(tài)應(yīng)力可簡化為最不利的平面狀態(tài)應(yīng)力。5.3.2螺栓連接的驗證對于每種失效模式和對于連接中的最不利承載件，應(yīng)按式(28)進行驗證：Fsa≤FRa……………(28)Fsa—構(gòu)件的設(shè)計力，取決于連接類型，例如受拉連接的設(shè)計力為F(見5.2.3.3);GB/T30024—2020/ISO20332:2016Fka——根據(jù)5.2.3得到的極限設(shè)計力，取決于連接的類型，即Fv,Ra——極限設(shè)計剪力；Fn,Ra——極限設(shè)計承壓力；FsRa——極限設(shè)計滑移力；Fa——每個被連接件的極限設(shè)計拉力；Fn.Ra,F?.Ra——極限設(shè)計拉力。應(yīng)注意將總載荷分配到連接中的每個構(gòu)件上。5.3.3銷軸連接的驗證對于銷軸連接，應(yīng)按式(29)進行驗證：Msa≤Mga,F,su≤FwRa,Fhsa≤Fh,ra,Fu.sa≤FwRa,Fu.sa≤Fm.Ra.......(29)式中：Msa——銷軸的設(shè)計彎矩；Mga——根據(jù)5.2.4.1得到的銷軸極限設(shè)計彎矩；Fsa——銷軸的設(shè)計剪力；Fφ,Ra——根據(jù)5.2.4.2得到的銷軸極限設(shè)計剪力；Fhi.sa——銷軸連接中連接板i上承壓力的最不利設(shè)計值；F1.Ra——根據(jù)5.2.4.3得到的極限設(shè)計承壓力；Fv.sa——被連接件的設(shè)計力；Fvw.Ra——根據(jù)5.2.4.4得到的被連接件的極限設(shè)計剪力；Fw.Ra——根據(jù)5.2.4.5得到的被連接件的極限設(shè)計拉力。在多銷軸連接的情況下，應(yīng)注意將總載荷分配到連接中的各個構(gòu)件上。在缺乏更詳細分析的情況下，作為保守的假定，Msa可按式(30)計算：5.3.4焊縫連接的驗證…………)對于焊接設(shè)計，應(yīng)按式(31)進行驗證：σw.sa≤fw.Ra和tw.sa≤fw.Ra…………式中：Gw.st,Tw.st——設(shè)計焊縫應(yīng)力(見附錄C);fw.Ra——根據(jù)5.2.5中得到的極限設(shè)計焊縫應(yīng)力。對于平面狀態(tài)應(yīng)力的焊縫連接(正交應(yīng)力構(gòu)件σw.sa,Tw.sl.x,Tw.sdy),應(yīng)按式(32)進行附加驗證：式中：x,y——應(yīng)力分量的正交方向。6疲勞強度驗證6.1概述疲勞強度驗證的目的是為防止在循環(huán)載荷下的結(jié)構(gòu)件或連接中形成臨界裂紋而失效的風(fēng)險。25GB/T30024—2020/ISO20332:2016疲勞應(yīng)力依據(jù)名義應(yīng)力的概念計算。本標準只涉及名義應(yīng)力法(其他方法見參考文獻)。名義應(yīng)力是指母材中臨近潛在裂紋位置的、按材料純彈性強度理論計算的應(yīng)力，不考慮局部應(yīng)力集中效應(yīng)。附錄D給出了含有圖示說明影響的結(jié)構(gòu)細節(jié)構(gòu)造，并包括了影響特征疲勞強度值的下列效應(yīng)：——由連接和焊縫幾何形狀引起的局部應(yīng)力集中；——可接受的間斷點的尺寸和形狀；——應(yīng)力方向；——殘余應(yīng)力；——冶煉條件；——在某些情況下，焊接工藝和焊后改善程序。除上述列出的幾何應(yīng)力集中影響(整體應(yīng)力集中)外，其他的幾何應(yīng)力集中影響應(yīng)借助于相關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)包含在名義應(yīng)力中。對于疲勞強度驗證的實施，應(yīng)計算由可變的應(yīng)力循環(huán)引起的累積損傷。本標準采用應(yīng)力歷程參數(shù)sm(見6.3.3)表達帕爾姆格倫-邁納(Palmgren-Miner's)的累積損傷準則。應(yīng)力歷程參數(shù)值可通過模擬、試驗或利用S級別來確定。由此來考慮工作狀態(tài)及其對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。可考慮焊接狀態(tài)(未經(jīng)消除應(yīng)力)下結(jié)構(gòu)中平均應(yīng)力的影響(見6.3),但這可以忽略不計。因此應(yīng)力歷程參數(shù)s獨立于平均應(yīng)力，且疲勞強度只取決于應(yīng)力范圍。在非焊接的細節(jié)或消除應(yīng)力焊接的細節(jié)，疲勞評估所用的有效應(yīng)力范圍，可由應(yīng)力范圍的拉應(yīng)力加上60%的應(yīng)力范圍的壓應(yīng)力來確定，或者由專門的調(diào)查來確定(見6.2.2.2)。表8給出了疲勞強度的具體抗力系數(shù)γmf,用來表征疲勞強度值不確定性和疲勞損傷的可能后果。表8疲勞強度具體抗力系數(shù)Ymr可接近性失效-安全構(gòu)件失效-非安全構(gòu)件對人造成危險不對人造成危險易接近的接頭細節(jié)難接近的接頭細節(jié)失效-安全構(gòu)件是指那些失效后果較小的結(jié)構(gòu)件，例如某一構(gòu)件的局部失效不會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的失效或載荷墜落。失效-非安全構(gòu)件是指結(jié)構(gòu)件中某一構(gòu)件失效將會迅速導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)失效或載荷墜落。6.2極限設(shè)計應(yīng)力6.2.1特征疲勞強度結(jié)構(gòu)細節(jié)的極限設(shè)計應(yīng)力通過特征疲勞強度△o。來描述，它表述為在恒定應(yīng)力范圍下應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為2×10°次，可靠性概率P。=97.7%(平均值減去由正態(tài)分布和單邊檢驗得到的兩個標準差)時的疲勞強度，見圖8、附錄D和附錄E。26GB/T30024—2020/ISO20332:2016a)原理附錄E表中第一列的△o。值是根據(jù)缺口效應(yīng)級別(NC)的順序和相鄰級別間定比1.125而排列的。對于剪應(yīng)力，用△r。替代△o。。附錄D表中給出了結(jié)構(gòu)件母材、非焊接連接和焊接件的特征疲勞強度△o?；颉鱮。值，以及△o—N曲線的斜率常數(shù)m。銷軸連接件作為結(jié)構(gòu)件應(yīng)對其進行疲勞強度驗證，應(yīng)考慮孔周圍的任何附加缺口效應(yīng)(例如，焊點和孔)。該給定值適用于所規(guī)定的基本條件。對于偏離條件，應(yīng)根據(jù)附錄D選擇一個或多個合適的高于基本缺口效應(yīng)級別的缺口等級(+1NC,+2NC,…)以增加抗力，或者低于基本缺口效應(yīng)級別的缺口等級(一1NC,-2NC,…)以減少抗力。多種偏離條件的影響應(yīng)疊加。27GB/T30024—2020/ISO20332:2016附錄D中提出的△o。值取決于焊縫的質(zhì)量等級。質(zhì)量等級應(yīng)符合ISO5817:2014中的B、C、D級。不準許使用低于D級的質(zhì)量等級。本標準可使用增設(shè)的質(zhì)量等級B*。使用條件是其滿足6.2.2.2和對等級B的要求。本標準采用100%NDT(無損檢測)中的合適方法對焊縫全長進行檢查，以確保焊縫滿足下列規(guī)定對于對接焊縫：——充分熔透無初始(起始和終止)點；——雙面機械加工或單面平齊磨削，并沿應(yīng)力方向磨削；——焊后磨削焊趾，鎢極惰性氣體保護焊(TIG)、等離子焊重熔或針狀體噴丸處理以去除咬邊和夾渣；——連接板偏心距小于兩連接板中較大板厚的5%;——焊縫凹陷的總長度小于焊縫總長度的5%;——100%無損檢測。對于平行搭接接頭焊縫：——焊縫對于板平面的過渡角不應(yīng)超過25°;——焊后磨削焊趾，鎢極惰性氣體保護焊(TIG)、等離子焊重熔或針形噴丸處理；——100%無損檢測。——焊縫對于板平面的過渡角不應(yīng)超過25°;——焊后磨削焊趾，鎢極惰性氣體保護焊(TIG)、等離子焊重熔或針狀體噴丸處理；——100%無損檢測；——連接板偏心距小于兩連接板中較大板厚的10%。為提高焊縫的疲勞強度，若用鎢極惰性氣體保護焊熔修作為焊接接頭初始區(qū)域潛在裂紋的焊后處理，則可將所設(shè)計接頭構(gòu)造的焊縫質(zhì)量從等級C提高到等級B。附錄D中未給出的結(jié)構(gòu)件細節(jié)或考慮平均應(yīng)力的影響，需要對△o。和m進行具體的研究。其要求——表現(xiàn)結(jié)構(gòu)細節(jié)的試驗樣本應(yīng)按實際尺寸(1:1),如材料的厚度、幾何形狀、焊縫、加載；——試驗樣本應(yīng)在工廠條件下制造；——應(yīng)力循環(huán)應(yīng)完全在拉伸范圍內(nèi)；——對每一應(yīng)力范圍等級應(yīng)至少進行7次試驗?！鱫。應(yīng)由基于平均值減去在lg-lg(坐標)表示法中兩個標準離差的循環(huán)次數(shù)來確定；——應(yīng)至少使用一個導(dǎo)致失效應(yīng)力循環(huán)次數(shù)均值在1×10?次～5×10?次的應(yīng)力范圍等級；——應(yīng)至少使用一個導(dǎo)致失效應(yīng)力循環(huán)次數(shù)均值在1×10°次～2.5×10°次的應(yīng)力范圍等級。28GB/T30024—2020/ISO20332:2016一種用于確定m和△o。的簡化方法：——應(yīng)設(shè)m=3;——應(yīng)至少使用一個導(dǎo)致失效應(yīng)力循環(huán)次數(shù)均值小于1×10?次的應(yīng)力范圍等級。6.3.1應(yīng)力歷程的確定應(yīng)力歷程是所有對疲勞而言意義重大的應(yīng)力變化的數(shù)字表達。采用已建立的金屬疲勞準則，將海量的大小變化的應(yīng)力循環(huán)凝練為一個或兩個參數(shù)。對于所選起重機的機械零部件或結(jié)構(gòu)件進行疲勞強度驗算時，應(yīng)確定具體工作條件所產(chǎn)生的應(yīng)力歷程。應(yīng)力歷程可通過試驗確定，也可通過彈性動力學(xué)或剛體動力學(xué)模擬進行估算。通常，疲勞強度驗證應(yīng)采用ISO8686適用部分乘以動載系數(shù)φ、所有分項安全系數(shù)γ。設(shè)為1的載荷組合A(常規(guī)載荷)和6.2的抗力(即極限設(shè)計應(yīng)力)進行計算。在某些應(yīng)用中，載荷組合B(偶然載荷)中經(jīng)常出現(xiàn)的某一載荷，需包含在疲勞評估的載荷組合中。那些偶然載荷的應(yīng)力歷程，可按與常規(guī)載荷相同的方法進行估算。不成比例的應(yīng)力歷程(如源于梁理論的梁上弦桿的應(yīng)力和源于車輪載荷的局部效應(yīng)，或源于齒輪軸中的彎曲和扭剪應(yīng)力)可單獨確定。正如“應(yīng)力歷程一交互作用”組合效應(yīng)的疲勞評估是基于獨立應(yīng)力歷程作用的。應(yīng)力歷程應(yīng)用最大應(yīng)力幅和應(yīng)力發(fā)生的頻率來表示。以下章條描述的方法和計算公式均表示正應(yīng)力，但也可應(yīng)用到剪應(yīng)力中。6.3.2應(yīng)力循環(huán)發(fā)生的頻率對于疲勞強度驗證，應(yīng)力歷程用應(yīng)力范圍的發(fā)生頻率這一單參數(shù)表示法來表示，這是通過采用可忽略平均應(yīng)力影響的方法，如遲滯回線計數(shù)法(雨流計數(shù)或水庫匯集法)來實現(xiàn)的。每一應(yīng)力范圍都由其上極限值、下極限值來充分描述，見式(33):△σ=σu—Gb…………(33)式中：o?！獞?yīng)力范圍的上極限值；σ,——應(yīng)力范圍的下極限值；圖9為單參數(shù)表示法的圖示。29GB/T30024—2020/ISO20332:2016△——最大應(yīng)力范圍；n;——在應(yīng)力范圍i內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。圖9應(yīng)力歷程的單參數(shù)表示法(應(yīng)力范圍的發(fā)生頻率)在起重機使用壽命周期內(nèi)，基于單參數(shù)表示法的應(yīng)力歷程參數(shù)sm按式(34)計算：Sm=Xk?！?34)其中：…………(35)…………(36)v——應(yīng)力范圍發(fā)生的相對總次數(shù)；km——基于m的應(yīng)力譜系數(shù)；△o;——應(yīng)力范圍i(見圖9);AG最大應(yīng)力范圍(見圖9);n;——在應(yīng)力范圍i內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(見圖9);N,——在起重機使用壽命周期內(nèi)應(yīng)力范圍發(fā)生的總次數(shù)，;Ng——參考點的循環(huán)次數(shù)，N=2×10?;對于消除熱應(yīng)力或非焊接結(jié)構(gòu)件，應(yīng)力范圍的壓縮部分應(yīng)減小到60%。給定的應(yīng)力歷程分成具體的S級別，獨立于相關(guān)lg△o-lgN曲線的斜率常數(shù)m。在sm為常數(shù)的30GB/T30024—2020/ISO20332:2016以相同的sm值表征的應(yīng)力歷程，可假設(shè)其對相似的材料、零件或部件的損傷是相同的。若起重機部件的sm值低于0.001,則不需要進行疲勞強度的驗證。單軸應(yīng)力狀態(tài)下的設(shè)計應(yīng)力為純壓縮，因此，不可能發(fā)生裂紋擴展，并且在壓縮應(yīng)力下，不需要進行疲勞強度驗證，但應(yīng)考慮剪切平面的應(yīng)力。表9給出了基于m=3時，用應(yīng)力歷程參數(shù)sm的S級別表示的應(yīng)力歷程分級，圖10為圖示說明。表9應(yīng)力歷程參數(shù)(s?)的S級別S級別31GB/T30024—2020/ISO20332:201640.0020.0080.0320.1254圖10當m=3時應(yīng)力歷程參數(shù)的分級圖示說明6.3.4應(yīng)力歷程級別S的確定對于起重機結(jié)構(gòu)件，當由計算或測量獲知應(yīng)力歷程參數(shù)時，應(yīng)力歷程參數(shù)的S級別可從表9中查取。應(yīng)力歷程級別也可根據(jù)經(jīng)驗和技術(shù)理由直接選擇。表11給出了相應(yīng)的應(yīng)力歷程參數(shù)值s?。應(yīng)力歷程參數(shù)的S級別與起重機的任務(wù)有關(guān)，并取決于：——工作循環(huán)次數(shù)和U級別(見ISO4301-1:2016);——名義載荷譜和Q級別(見ISO4301-1:2016);——起重機配置和起重機運動的效應(yīng)(運行、回轉(zhuǎn)、變幅等)。若采用單一應(yīng)力歷程級別來表征整個結(jié)構(gòu)，則應(yīng)在結(jié)構(gòu)中使用最繁重而適當?shù)募墑e。在結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)力變化僅取決于起升載荷的變化，而與載荷效應(yīng)變化無關(guān)——例如由于起重機運動部件的自重載荷(即相關(guān)應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)等于載荷循環(huán)的次數(shù)，且應(yīng)力范圍直接與起升載荷的變化成比例)——這種特殊情況下的結(jié)構(gòu)件的S級別可按表10確定。32GB/T30024—2020/ISO20332:2016表10由工作級別確定的S級別S級別ISO4301-1:2016未覆蓋的更高的應(yīng)力歷程級6.4驗證的實施對于所考慮的結(jié)構(gòu)細節(jié)應(yīng)按式(37)、式(38)驗證：△osa≤△oRd……………(37)△osa=maxo—mino………………(38)式中：△osa——計算的設(shè)計應(yīng)力最大范圍；maxo,mino——按ISO8686適用部分γp=1的載荷組合A得出的設(shè)計應(yīng)力極限值(壓應(yīng)力取為負號);△oga——極限設(shè)計應(yīng)力范圍。設(shè)計焊縫應(yīng)力，見附錄C。對于消除熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)件或非焊接的結(jié)構(gòu)件，其應(yīng)力范圍的受壓部分可降低到60%。當應(yīng)力譜系數(shù)km由式(35)計算得出并用于確定應(yīng)力歷程參數(shù)sm時，maxo和mino值的載荷假設(shè)(包括動載系數(shù)、加速度和組合)應(yīng)與用于確定最大應(yīng)力范圍的載荷假設(shè)相同。上述同樣適用于剪應(yīng)力的處理。對每一應(yīng)力分量σx、oy與r,應(yīng)單獨實施驗證，其中x、y表示應(yīng)力分量的正交方向。在非焊接的結(jié)構(gòu)細節(jié)情況下，若由相同的加載引起的正應(yīng)力和剪應(yīng)力同時變化，或者，若最大主應(yīng)力平面在加載過程中沒有明顯變化，則只有最大主應(yīng)力范圍可使用。6.5極限設(shè)計應(yīng)力范圍的確定6.5.1適用的方法對于所考慮結(jié)構(gòu)細節(jié)的極限設(shè)計應(yīng)力范圍△oga,應(yīng)直接使用應(yīng)力歷程參數(shù)sm來確定或使用S級別來簡化確定。6.5.2應(yīng)力歷程參數(shù)的直接使用極限設(shè)計應(yīng)力范圍應(yīng)按式(39)計算：式中：………………33GB/T30024—2020/ISO20332:2016m——lgo-lgN曲線的斜率常數(shù)(見附錄D);γmt——疲勞強度具體抗力系數(shù)(見表8);當sm是基于m=3而獲得時，極限應(yīng)力設(shè)計范圍可用6.5.3.2中給出的方法計算。6.5.3.1斜率常數(shù)m當所考慮的結(jié)構(gòu)細節(jié)與6.3的S級別有關(guān)時，極限設(shè)計應(yīng)力范圍的簡化確定取決于lgo-lgN曲線的斜率常數(shù)m:表11給出了與應(yīng)力歷程S級別相對應(yīng)的應(yīng)力歷程參數(shù)s?值。表11對應(yīng)于應(yīng)力歷程S級別的s?值S級別極限設(shè)計應(yīng)力范圍應(yīng)按式(40)計算：…………△o?！猰=3時的特征疲勞強度(見附錄D);sg——應(yīng)力歷程參數(shù)(見表11);γmr——疲勞強度具體抗力系數(shù)(見表8)。6.5.3.3斜率常數(shù)m不等于3若lgo-lgN曲線的斜率常數(shù)m不等于3時，則極限設(shè)計應(yīng)力范圍取決于S級別和應(yīng)力譜系數(shù)km極限設(shè)計應(yīng)力范圍△oga應(yīng)按式(41)～式(43)計算：△oRa=△σgd.1×k* △oga——極限設(shè)計應(yīng)力范圍；△oga.——對應(yīng)k*=1的極限設(shè)計應(yīng)力范圍；GB/T30024—2020/ISO20332:2016k*——具體的應(yīng)力譜比例系數(shù)；△o?！卣髌趶姸?見附錄D);m——lgo-lgN曲線的斜率常數(shù)(見附錄D);sg——m=3的應(yīng)力歷程參數(shù)(見表11);γmr——疲勞強度的具體抗力系數(shù)(見表8);kg——m=3的應(yīng)力譜系數(shù)；km——基于所考慮細節(jié)的m的應(yīng)力譜系數(shù)。k?和km應(yīng)基于由計算或模擬得出的同一應(yīng)力譜。對于最嚴重程度γmr=1.25,m=5,附錄E給出了依據(jù)S級別和△o。確定的△oRa.值。6.5.3.4斜率常數(shù)m不等于3的簡化方法當k*=1覆蓋了m>3和sm<1情形下最不利的應(yīng)力譜時，由式(42)算出的△oga.1可用作極限設(shè)計應(yīng)力范圍。該k*值可由來自經(jīng)驗估算應(yīng)力譜的k?和k…計算得出。除單獨驗證σ和r(見6.4)外，對具有獨立變化范圍的正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用，應(yīng)按式(44)計算：△oex,△oy,△r。——特征疲勞強度；Ymf——疲勞強度具體抗力系數(shù)(見表8);mm——lgo-lgN曲線的斜率常數(shù)；x,y——表示正應(yīng)力的正交方向；T——剪應(yīng)力。7彈性穩(wěn)定性驗證彈性穩(wěn)定性驗證是為了保證理想的線性結(jié)構(gòu)件或部件不因僅受壓縮力或壓應(yīng)力作用產(chǎn)生橫向變形而喪失其穩(wěn)定性。由壓縮力或壓應(yīng)力和平面外彎曲或結(jié)構(gòu)初始幾何缺陷引起彎矩聯(lián)合作用引起的變形，應(yīng)采用二階理論評估作為靜力強度的驗證部分。本章涵蓋了受壓狀態(tài)下的構(gòu)件整體屈曲以及壓應(yīng)力下的薄板局部屈曲。根據(jù)彈性理論，屈曲載荷Nk是最小分支載荷。對于等截面構(gòu)件，根據(jù)歐拉屈曲狀態(tài)邊界條件表12,確定Nkc35GB/T30024—2020/ISO20332:2016表12歐拉屈曲狀態(tài)下的臨界屈曲載荷N歐拉屈曲狀態(tài)序號12345邊界條件Nk4×L2L2L2L2L2E——彈性模量；I;——圖示平面構(gòu)件的慣性矩；L——構(gòu)件的長度。對于其他邊界條件或由i部分組成不同截面的構(gòu)件，N、可根據(jù)其變形狀態(tài)下彈性撓度曲線微分方程或微分方程組按式(45)計算確定：y=A;×cos(k,×x)+B?×sin(k?×x)+C;×x+D,.......................(45)式中：y——構(gòu)件最弱方向的橫坐標；E——彈性模量；I;——構(gòu)件i部分最弱方向的慣性矩；N?！獕嚎s力；A,,B;,C;,D,——通過施加適當?shù)倪吔鐥l件所確定的常數(shù)。當施加適當?shù)倪吔鐥l件時，臨界屈曲載荷N、是滿足式(45)或其系統(tǒng)的最小正值N。構(gòu)件或其組成部分的極限壓縮設(shè)計力Nga可由臨界屈曲載荷N通過式(46)計算得到：…………(46)fy——屈服應(yīng)力A——構(gòu)件的橫截面積。用于計算折減系數(shù)x的長細比λ可由式(47)計算得到：…………(47)36GB/T30024—2020/ISO20332:2016Nk——根據(jù)7.2.1確定的臨界屈曲載荷。根據(jù)長細比λ和橫截面參數(shù)α,折減系數(shù)x可由式(48)計算得到：k=1.0(λ≤0.2)參數(shù)a取決于橫截面的類型，由表13中選取。表13不同截面下的參數(shù)α及可接受的彎曲缺陷序號aQ12VV3bh/b>1.2;h/b≤1.2;4fd437fd4GB/T30024—2020/ISO20332:2016表13(續(xù))序號5對于變截面構(gòu)件情況，7.2.2中的公式可用于構(gòu)件的所有部分。應(yīng)采用NR的最小值，并符合式…………)7.3壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的薄板屈曲薄板是僅沿其邊緣或加強筋之間支撐(四邊簡支或兩邊簡支)的平板。本條提供的極限設(shè)計應(yīng)力確保不發(fā)生平面屈曲，但不適用于后屈曲性態(tài)。參考文獻給出了關(guān)于后屈曲性態(tài)應(yīng)用方法。當使用這些方法時，應(yīng)考慮后屈曲對疲勞的影響?！“宓膸缀稳毕輵?yīng)小于表14規(guī)定的最大值；——加強筋的設(shè)計應(yīng)具有足夠的剛度與強度，以滿足薄板所需的屈曲抗力(例如，加強筋的屈服強度應(yīng)高于薄板的屈服強度);——薄板沿其邊緣支撐情況，如表15所示。表14薄板或加強筋的最大許用缺陷2338GB/T30024—2020/ISO20332:2016表14(續(xù))項目剛度類型圖示說明允許的缺陷4縱向和橫向加強的薄板橫向筋f——應(yīng)在板的垂直面內(nèi)測量；lm——測量長度。圖11所示長為a,寬為b的薄板(長寬比α=a/b),承受沿板邊從σ(最大壓應(yīng)力)到ψ×ox的縱向圖11作用于薄板的應(yīng)力kx——根據(jù)式(51)確定的折減系數(shù)；fy——薄板材料的屈服應(yīng)力。折減系數(shù)k、按式(51)計算：無量綱板的長細比可按式(52)進行計算：…………(50…………(52))A39AGB/T30024—2020/ISO2kx——屈曲系數(shù)，見表15。參考應(yīng)力可按式(53)進行計算：式中：E——板的彈性模量；)v——板的泊松比，對于鋼材，v=0.3;t——板的厚度；b——板的寬度。根據(jù)板邊應(yīng)力比ψ,長寬比α,板邊支撐條件確定屈曲系數(shù)kax,表15給出了沿縱向和橫向支撐(實例1)的以及沿橫向和單邊縱向支撐的板(實例2)的屈曲系數(shù)x。表15屈曲系數(shù)K。實例114b2AWb344567840GB/T30024—2020/ISO20332:20167.3.3橫向正應(yīng)力σ,的極限設(shè)計應(yīng)力對于由移動載荷引起的橫向應(yīng)力，例如橋式起重機移動車輪載荷，不能采用7.3.1中提到