Analysis of welded joint designed by limit analysis methods

Praca przedstawia wyniki kształtowania metodami nośności granicznej oraz przybliżonych analiz sprężystych MES i numerycznych badań zmęczeniowych, spawanego połączenia nakładkowego blach, które wykonane w sposób tradycyjny ma wysoki współczynnik koncentracji naprężenia i niską trwałość zmęczeniową. Na podstawie skonstruowanego statycznie dopuszczalnego pola naprężeń i kinematycznie dopuszczalnych mechanizmów zniszczenia określono kształt połączenia, a przede wszystkim oszacowanie teoretyczne szerokość łączenia blach (szerokości spoiny). Z przeprowadzonych analiz wynika, że optymalna - ze względu na wielkość maksymalnej koncentracji i trwałości zmęczeniowej - szerokość spoiny pokrywa się z otrzymanym wymiarem teoretycznym. Połączenie zaprojektowane metodami nośności granicznej ma ponad dwukrotnie mniejszy współczynnik koncentracji naprężenia w stosunku do tradycyjnego i około 50 krotne większą trwałość zmęczeniową.The paper presents the results of application of the limit analysis methods, approximate elastic analyses FEM and numerical fatigue investigations to overlapping weldments in sheet-metal plates. When made with the use of traditional methods, these weldments exhibit high concentration of stresses and low fatigue life. By constructing statically admissible stress fi elds and kinematically admissible collapse mechanisms, one can determine the shape of weldment, and estimate theoretically the weld leg length. The analyses performed by the author show that the weld leg length optimal for minimizing stress concentration and maximizing fatigue strength is consistent with that calculated theoretically. The weldment designed with the use of limit analysis methods has, in comparison with a traditional welded joint, a twofold lower stress concentration factor, and over 50 times higher fatigue life