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热点处的结构或几何应力

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包括结构元件的全部应力增大效应，不包括由于局部焊接轮廓本身引起的所有应力集中。 所以，由局部缺口（即焊趾）引起的非线性峰值应力

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被排除在结构应力之外。结构应力取决于整体尺寸和接头附近部件的载荷参数，它是在被评估组件热点上的表面上确定的。通常在板，壳和管状结构中定义结构热点应力

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。图（2.2）-6显示了结构不连续性和细节的示例和结构应力分布。

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对于有以下情况的焊接接头，建议使用结构热点应力方法由于复杂的几何效应，没有明确定义的名义应力，以及结构的不连续性不能与分类的结构细节相提并论。可以使用参考点和外推法确定结构热点应力考虑到热点处的焊趾。此处定义的方法仅限于焊趾的评估，即图（2.2）-8中的案例a至e。 在某些情况下不适用裂纹将从焊缝根部扩展并通过焊缝金属传播的情况，例如图（2.2）-8从f到I 。

注意：

结构热点应力的方法可以扩展到评估易疲劳裂纹的焊接接头的点，而不是板表面，例如在圆角焊缝根部上。在这种情况下，表面上的结构热点应力被用作指示和评估所考虑点的应力。 在这种情况下，用于验证的S-N曲线或结构热点应力集中系数主要取决于几何和尺寸参数，并且仅在这些参数的范围内有效。

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如果板表面处于双轴应力状态，建议使用与垂直于焊趾垂直方向成一直线的主应力，即在±60°的偏差之内（图2.2-9）。 如果需要，可以使用名义应力方法中平行焊缝的疲劳等级来分析其他主应力。

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除了上面给出的结构热点应力的定义外，还必须根据其在板上的位置以及它们对焊趾的方向来区分两种类型的热点：

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种类

描述

结论



a

横向于板表面焊趾的结构热点应力

特殊的FEA程序或测量和外推



b

板边缘横向于焊趾的结构热点应力

特殊的FEA程序或测量和外推



结构热点应力的确定可以通过测量或通过计算来完成。在这里，非线性峰值应力通过整个板厚的应力线性化（请参阅2.2.1）或通过将表面处的应力外推到焊趾来消除。以下注意事项集中在表面应力的外推程序上，这些程序在测量和计算中几乎相同。

首先，必须确定参考点处的应力，即外推点，其次，必须通过外推到焊趾来确定结构热点应力。

可以使用在应力方向上与焊趾分开的特定参考点处的两个或三个应力或应变值来确定结构热点应力。必须选择最靠近焊趾的位置，以免由于焊缝本身而造成缺口的任何影响（这会导致非线性应力峰值）。实际上，距焊趾的距离为0.4 t，t是板厚。然后通过外推获得焊趾处的结构热点应力。

可以通过以下方式确定关键点（热点）：

a）测量几个不同的点

b）分析先前的有限元分析结果

c）现有组件的经验，但失败了

2.2.3.4结构热点应力的计算

通常，使用分析方法无法分析结构的不连续性和细节以获得结构热点应力。参数公式很少可用。

因此，大多数应用有限元（FEM）分析。

通常，结构热点应力是根据理想的，完美对齐的焊接接头计算得出的。因此，FEA模型或适当的应力放大系数km必须明确考虑任何可能的未对准情况，

另见3.8.2。这尤其适用于自由的，无支撑的板上的对接焊缝，十字形接头和单侧横向角焊缝。

必须选择有限元模型的范围，以使所分析的结构元件的约束边界效果与实际结构相当。

可以使用带有薄板或壳单元或带有实体单元的模型。

应当注意，一方面，元件的布置和类型必须允许陡峭的应力梯度以及板弯曲的形成，另一方面，仅在板厚度方向上的线性应力分布需要根据结构热点应力的定义进行评估。应力应在指定的参考点确定。

对于FEM分析，需要分析师足够的专业知识。指导在[2- 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 9）。在这种情况下，建议使用玫瑰形应变计。如果有限元分析结果可用，可以给出纵向应变gy / gx与横向应变之比，则结构热点应力Fhs可以从eqn求解（10），假设该主应力大约与焊趾垂直。

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代替绝对应变，通常会测量应变范围?gmax = gmax-gmin并将其代入上述公式，从而得出结构热点应力?σhs的范围。

2.2.3.6结构热点应力集中因子和参数公式

对于圆形截面管之间的许多接头，已经针对应力集中因子σhs建立了关于临界点（热点）处的结构热点应力的参数公式，请参见参考资料。 [2-6]。因此，结构热点应力σhs变为：

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其中σnom是通过基本应力分析计算出的支撑中的名义轴向膜应力。

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