B/T30024—2020/ISO20332:2016

在载荷或重复载荷循环作用下，应对可能失效、断裂或变形而影响起重机功能的构件、杆件以及细 进行能力验证计算，

能力验证文件应包括： 设计假定，包括计算模型； 适用的载荷与载荷组合； 材料性能； 根据ISO5817确定焊缝质量等级； 连接件的性能； 相关极限状态； 能力验证计算结果及适用性测试

除采用计算的方法进行能力验证外有色金属标准，也可 验的方法进行验证，或由二者协同验证。试验过 的载荷大小和分布应符合相关极限状态下的设计载荷与载荷组合

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此外，对于先进的和公认的理论或试验方法，只要符合本标准的原则，通常可以使用。

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危的证明。技术要求见ISO15330、ISO4042和I

本标准中的螺栓连接，是指采用螺 之间进行的，且符合下列要求的连接： 当受到振动、反向或波动载荷时，或在可能导致有害几何形状变化的滑移处，螺栓应充分拧紧 以使连接面压紧为一体； 可拧紧的其他螺栓连接； 应确保连接面不发生转动（例如：使用多个螺栓）

4.5.3剪切和承压连接

4.5.4夹紧摩擦型（抗滑移）连接

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本标准中的焊缝连接，是指采用熔合焊接加工工艺，对厚度不小于3mm的杆件和/或构件进行的 连接。 ISO17659给出了焊缝连接的术语。 ISO5817的质量等级评价适用于本标准，应采用适当的无损检测方法验证是否符合质量等级 要求。 通常对于要求静态能力验证的焊缝连接，ISO5817：2014的质量等级C级是可接受的。 ISO5817：2014的质量等级D级仅可用于即使焊缝局部失效也不会导致结构失效或载荷坠落的焊 缝连接。 虽然沿焊缝长度的应力分布可能是非均匀的，但在大多数情况下，当有效焊接长度不超过焊接厚度 的150倍时，可认为其分布是均匀的。然而，也可假定其他的应力分布情况，只要其满足平衡性和连 续性的基本要求，并与接头的实际变形特征充分相符即可。 对于承受静力作用的焊缝设计，不需考虑残余应力和不参与传递力的应力。这特别适用于正应力 平行于焊缝轴线的情形， 当进行对接接头拉伸静强度测试时，采用固定焊接加强实现测试

4.8结构件和连接的能力验证

能力验证的目标是证明设计应力或力S。不超过设计抗力R.，见式（1）： SdR ·（1） 设计应力或力Sa应根据ISO8686适用部分的相关载荷、载荷组合和分项安全系数所确定。 在以下章条中，设计抗力R。用极限应力f。或极限力F。来表示。 应对结构件和连接进行下列验证： 第5章的静力强度验证； 第6章的疲劳强度验证； 第7章的弹性稳定性验证。

5.2极限设计应力和力

极限设计应力按式（2)计算：

f Rd = f(fk,r) 极限设计力按式（3）计算： FRd=f(Fk,Yr) ·（3) 式中： fk,Fk 特征（或名义）值； YR 总的抗力系数，R=mX； Ym 般抗力系数：m=1.1； 注：ISO8686应用部分的所有抗力系数用恒定值1.1代替。 Y 适用于具体结构件的具体抗力系数，将在以下的章条中给出。 fra和Fra相当于在ISO8686.1:2012中图A.2的R/m

5.2.2结构件中的极限设计应力

用于结构件验证的极限设计应力fra按式（4)和式（5)计算：

正应力 fRd Jk （4） Rm 剪应力 fyk fRd ·（5） V3XYRm 其中：丫Rm=丫mXm 式中： f一 结构件材料的屈服应力的最小值； Ysm 结构件材料的具体抗力系数： 对于非轧制材料 sm=0.95; 对于轧制材料（例如板材和型材）： 对于轧制方向的应力 sm=0.95; 对于压应力和剪应力 Ysm=0.95。 对于垂直于轧制方向的拉应力（见图1）： 对于板的厚度小于15mm或材料断面收缩率大于20% Ym=1.0; 对于材料断面收缩率在10%~20% sm=1.16; 对于材料断面收缩率小于10% Ysm=1.50。 材料应适于承受垂直载荷，且应无层状缺陷。 注：断面收缩率用拉伸试件原始横截面面积与完全断裂后的最小横截面面积之差占原始横截面面积的百分比 表示。

A。—螺栓或销轴孔处的净截面面积（见图2)； .——受拉状态下有孔截面处的具体抗力系数，=1.2

5.2.3.2夹紧摩擦型连

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连接的抗力应根据单个连接件极限力之和来确定， 对于夹紧摩擦型连接，每个螺栓和每个摩擦面的极限设计滑移力F.Ra按式(12)计算

表5夹紧摩擦型连接的具体抗力系数。

当夹紧摩擦型的具体抗力系数ss=1.14、设计预紧力Fpd=0.7×f×A。时，所 移力参见附录B。 式中：

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Fp一 施加预紧力的名义目标值； 设计预紧力的最大值； Fp.min 设计预紧力的最小值； 土5一预紧力的分散系数： 对于旋转角度或拧紧扭矩需计量的可控拧紧处，取s=0.23； 对于螺栓力或伸长量需计量的可控拧紧处，取s=0.09。 当采用几个同型等载螺栓连接时，式（16)中计算Fp.min所用到的分散系数应考虑下列情况： 对于旋转角度或拧紧扭矩需计量的可控拧紧处，s=0.23//n且s≥0.10； 对于螺栓力或伸长量需计量的可控拧紧处，s=0.09//n且s≥0.05；其中，n为相同受力螺栓的 数量。 表6给出了名义预紧力F的限值，否则对一个特定连接可能会选择任意的预紧力值

由预紧力施加方法确定的最大名义预紧力等级

关于拧紧力矩的信息参见附录B。 对于螺栓上的附加力计算，应考虑外部压力的加载途径，见图4。一般形式下螺栓上的附加力可按 式（17）计算：

式（17）计算： △F=ΦX (Fe.t+Fe.c) （17） 式中： △F一螺栓上的附加力； Φ一一连接的刚度比例系数； Fe.一外部拉力； F.e一外部压力。 在外部压力不干涉螺栓的受压区域情况下，应忽略外部压力Fss［即在式（17)中将Fs设为0]，如 图4a）所示。 根据第6章，螺栓的疲劳强度验证应计入螺栓上的附加力△F

5.2.3.4剪切、拉伸组合的承压型连接

式中： F.sd 每个螺栓的外部拉力； Fr.Rd 每个螺栓的极限设计拉力（见5.2.3.3）； Fv.sSd 每个螺栓和每个剪切面的设计剪力； F.Rd 每个螺栓和每个剪切面的极限设计剪力（见5.2.3.1.2)） 18

5.2.4销轴连接的极限设计力

5.2.4.1销轴的极限设计弯矩

极限设计弯矩按式(19)计算

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5.2.4.2销轴的极限设计剪力

销轴每个剪切面的极限设计剪力按式（20)计算

其中：p=mXp 式中： 一一形状系数： 对于实心销轴u=4/3； 4×1+UD+UD2 对于空心销轴u= 3 1+UD2 D：—销轴内径； D。一销轴外径； A 一销轴横截面面积； Ysp 销轴连接中剪力的具体抗力系数： 对于多个剪切面连接sp=1.0； 对于单个剪切面连接=1.3

5.2.4.3销轴和被连接件的极限设计承压力

设计承压力按式（21)计算

其中: YR=Y, XY

式中： f一 被连接件材料的屈服应力（最小值） fp 销轴材料的屈服应力（最小值）； 销轴直径：

3/T300242020/ISO2

表7极限焊缝应力系数α.

对于ISO5817：2014中质量等级为C的焊缝，αw值为有效， 除了根据5.3.4验证焊接材料外，还应根据5.3.1对连接件进行验证。若被连接件采用不同材料，应分别对每个 构件进行验证， 对于全部熔透和部分熔透焊缝的定义参考ISO17659。 相匹配的焊缝材料：焊缝材料极限强度等于或高于被焊接件强度。 欠匹配的焊缝材料：焊缝材料极限强度低于被焊接件强度。

对于ISO5817：2014中质量等级为C的焊缝，αw值为有效。 除了根据5.3.4验证焊接材料外，还应根据5.3.1对连接件进行验证。若被连接件采用不同材料，应分别对每个 构件进行验证。 对于全部熔透和部分熔透焊缝的定义参考ISO17659。 相匹配的焊缝材料：焊缝材料极限强度等于或高于被焊接件强度。 欠匹配的焊缝材料：焊缝材料极限强度低于被焊接件强度。

5.3.1结构件的验证

对所设计的结构件应按式（26）进行验证：

Osd≤ f Rda 和 TsI≤f Rd

Sd;TSd 设计应力，可用冯米斯（VonMises)等效应力α代替； fRda,f Rd 根据5.2.2得到的相应的极限设计应力： 对于采用冯米斯等效应力的情况，fRda即为极限设计应力。 对于未采用冯米斯等效应力的平面状态应力，应按式（27)进行附加验证

3，y———正交方向的应力分量。 空间状态应力可简化为最不利的平面状态应力。

5.3.2螺栓连接的验证

对于每种失效模式和对于

0sx+( f Rdao.x X f Rdo.y ≤1.0 f Rd

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FRd 根据5.2.3得到的极限设计力，取决于连接的类型，即： F.Rd 极限设计剪力； Fb.Rd 极限设计承压力； Fs.Rd 极限设计滑移力； Fes.Rd 每个被连接件的极限设计拉力； F.l.Rd，Ft2.Rd极限设计拉力。 应注意将总载荷分配到连接中的每个构件上。

5.3.3销轴连接的验证

Ms ≤ M Rd,F p.Sd ≤ Fp.Rd,F bi,Sd ≤ F b,Rd,F wd,Sd ≤ F vs.Rd, Fd.Sd ≤ F vt.Rd ··.·(29) 式中： Msl 销轴的设计弯矩； MRd 根据5.2.4.1得到的销轴极限设计弯矩； Fp.Sd 销轴的设计剪力； Fp.Rd 根据5.2.4.2得到的销轴极限设计剪力； Fbi.Sd 销轴连接中连接板i上承压力的最不利设计值； Fb.Rd 根据5.2.4.3得到的极限设计承压力； Fd.sd 被连接件的设计力； Fvs.Rd 根据5.2.4.4得到的被连接件的极限设计剪力； Fv.Rd 根据5.2.4.5得到的被连接件的极限设计拉力。 在多销轴连接的情况下，应注意将总载荷分配到连接中的各个构件上。 在缺乏更详细分析的情况下，作为保守的假定，Ms可按式（30)计算：

式中： F...t. .s 见图 5.

5.3.4焊缝连接的验证

Ow.Sd≤f w.Rd和 Tw.Sd≤fw.Rd .*(31

O w. Sd , T w,Sd 设计焊缝应力（见附录C)； fw.Rd 根据5.2.5中得到的极限设计焊缝应力。

疲劳强度验证的目的是为防止在循环载荷下的结构件或连接中形成临界裂纹而失

疲劳强度验证的目的是为防止在循环载荷下的结构件或连接中形成临界裂纹而失效的风险

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表8疲劳强度具体抗力系数m

6.2.1特征疲劳强度

结构细节的极 效为2×10°次，可靠性概率P，=97.7%（平均值减去由正态分布和单边检验得到的两个标准差）时的 疲劳强度.见图8、附录D和附录E

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附录D中提出的△s。值取决于焊缝的质量等级。质量等级应符合ISO5817:2014中的B、C、D级。 不准许使用低于D级的质量等级。 本标准可使用增设的质量等级B*。使用条件是其满足6.2.2.2和对等级B的要求

6.2.2.2对质量等级B的附加要求

本标准采用100%NDT（无损检测）中的合适方法对焊缝全长进行检查，以确保焊缝满足下列规定 质量要求： 对于对接焊缝： 充分熔透无初始（起始和终止）点； 双面机加工或单面平齐磨削，并沿应力方向磨削； 焊后磨削焊趾，钨极情性气体保护焊（TIG）、等离子焊重熔或针状体喷丸处理以去除咬边和 夹渣； 连接板偏心距小于两连接板中较大板厚的5%； 焊缝凹陷的总长度小于焊缝总长度的5%： 100%无损检测。 对于平行搭接接头焊缝： 焊缝对于板平面的过渡角不应超过25°； 焊后磨削焊趾，钨极惰性气体保护焊（TIG）、等离子焊重熔或针形喷丸处理； 100%无损检测。 对于其他类型焊缝： 充分熔透； 焊缝对于板平面的过渡角不应超过25°； 焊后磨削焊趾，钨极惰性气体保护焊（TIG）、等离子焊重熔或针状体喷丸处理； 100%无损检测； 连接板偏心距小于两连接板中较大板厚的10%。 为提高焊缝的疲劳强度，若用钨极惰性气体保护焊熔修作为焊接接头初始区域潜在裂纹的焊后处 则可将所设计接头构造的焊缝质量从等级C提高到等级B。

6.2.3对疲劳试验的要求

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种用于确定m和△。的简化方法： 应设m=3； 应至少使用一个导致失效应力循环次数均值小于1×105次的应力范围等级。

6.3.1应力历程的确定

6.3.2应力循环发生的频率

对于疲劳强度验证，应力历程用应力范围的发生频率这一单参数表示法来表示，这是通过采用口 平均应力影响的方法，如迟滞回线计数法（雨流计数或水库汇集法）来实现的。 每一应力范围都由其上极限值、下极限值来充分描述，见式（33）：

式中： Du 应力范围的上极限值； Ob 应力范围的下极限值； Aa 应力范围。 图9为单参数表示法的图示

式中： Du 应力范围的上极限值； Jb 应力范围的下极限值； A 应力范围。 图9为单参数表示法的图示

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以相同的S值表征的应力历程，可假设其对相似的材料、零件或部件的损伤是相同的 若起重机部件的5m值低于0.001，则不需要进行疲劳强度的验证。 单轴应力状态下的设计应力为纯压缩，因此，不可能发生裂纹扩展，并且在压缩应力下，不需要进行 疲劳强度验证，但应考虑剪切平面的应力。 表9给出了基于m=3时，用应力历程参数s㎡的S级别表示的应力历程分级，图10为图示说明。

表9应力历程参数（s）的S级别

暖通空调管理242020/IS020332.20

表10由工作级别确定的S级别

对于所考虑的结构细节应按式（37）、式（38)验证：

Asd=maxomino

式中： ASd 一计算的设计应力最大范围； maxo,ming 按ISO8686适用部分，=1的载荷组合A得出的设计应力极限值（压应力取为 负号）； AoRd 极限设计应力范围。 设计焊缝应力，见附录C。对于消除热应力的结构件或非焊接的结构件，其应力范围的受压部分可 降低到60%。当应力谱系数km由式（35)计算得出并用于确定应力历程参数sm时，maxo和minc值的 载荷假设（包括动载系数、加速度和组合）应与用于确定最大应力范围的载荷假设相同。 上述同样适用于剪应力的处理。 对每一应力分量の×、，与T，应单独实施验证，其中工、y表示应力分量的正交方向。 在非焊接的结构细节情况下，若由相同的加载引起的正应力和剪应力同时变化，或者，若最大主应 力平面在加载过程中没有明显变化，则只有最大主应力范围可使用

6.5极限设计应力范围的确定

服务质量标准5.5. 1适用的方法

对于所考虑结构细节的极限设计应力范围△oRd，应直接使用应力历程参数sm来确定或使用S 来简化确定。