表中 $F_{Kr}=f(L_r)/K_r$ 是 $K_r$ 方向裕度:$L_r$ 不变时,失效评定线高度与评定点纵坐标之比。$F_{load}$ 是载荷储备因子:一次载荷按同一比例放大,直到评定点落到失效评定线上所需的倍数,二次应力不随之放大(对应 BS 7910:2019+C1:2025, N.2.4.6 的载荷因子 $F^L$)。两者大于 1 为安全,等于 1 表示评定点正好落在线上。给出“所需韧性”“剩余强度”“极限深度”的例题,文献报告的是评定点落在线上时的值,所以例题值按定义取 1。
更多讲解见工程专题系列:A533B 焊接平板残余应力 、FITNET 算例:FAD 评定 。
下表逐点列出每道例题的例题值与 MechCalc 的计算值。结论“一致”表示 MechCalc 值与例题值在容差内相符;“方法差异(见注 N)”表示两者方法或口径不同,归因按序号列在表后;结论后的“〔出处 N〕”指向表后列出的第 N 条出处,同一道例题里出处与上一条相同时不重复标注。
| 例题 | 结论 | 核对量 | 例题值 | MechCalc | 误差 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| ASM 手册例 1:焊态,Level 2c | 一致〔出处 1〕 | $K_r$ 方向裕度 $F_{Kr}$ | 1 | 0.9994 | -0.06 |
| 一致 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 0.999 | -0.10 | |
| ASM 手册例 1:PWHT,Level 2c | 一致〔出处 2〕 | $K_r$ 方向裕度 $F_{Kr}$ | 1 | 1.0002 | +0.02 |
| 一致 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 1.0002 | +0.02 | |
| ASM 手册例 1:焊态,Level 2b | 方法差异(见注 1)〔出处 3〕 | $K_r$ 方向裕度 $F_{Kr}$ | 1 | 0.8962 | -10.38 |
| 方法差异 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 0.8959 | -10.41 | |
| 谢琦:Q345,a=8 mm,L=10 mm | 方法差异(见注 2)〔出处 4〕 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 0.955 | -4.50 |
| 谢琦:Q235,a=10 mm,L=10 mm | 方法差异(见注 3)〔出处 5〕 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 0.9473 | -5.27 |
| 谢琦:Q345,a=2 mm,L=40 mm | 方法差异(见注 4)〔出处 4〕 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 0.9572 | -4.28 |
| Yang 2009 案例 1:a/c=0.2 | 方法差异(见注 5)〔出处 6〕 | 载荷储备因子 $F_{load}$ | 1 | 1.0618 | +6.18 |
注:
- 注 1(ASM 手册例 1:焊态,Level 2b):手册 Level 2b 的评定曲线和 CTOD 换算(平面应变,X=2)与 BS 7910:2019 的 Option 1 及式 7.16、7.17 不同;两处都换成手册做法后复算得 1.0006。
- 注 2(谢琦:Q345,a=8 mm,L=10 mm):文献用 BS 7910:2005 的 Level 2A 评定线,MechCalc 用现行 2019 版 Option 1,该点处 Option 1 低于旧 2A 线,所以 $F_{load}$ 小于 1;按 Option 1 另行求根,剩余强度 112.7 MPa 对文献 118 MPa(比值 0.955),与 MechCalc 一致。
- 注 3(谢琦:Q235,a=10 mm,L=10 mm):文献用 BS 7910:2005 的 Level 2A 评定线,MechCalc 用现行 2019 版 Option 1,该点处 Option 1 低于旧 2A 线,所以 $F_{load}$ 小于 1;按 Option 1 另行求根,剩余强度 62.5 MPa 对文献 66 MPa(比值 0.947),与 MechCalc 一致。
- 注 4(谢琦:Q345,a=2 mm,L=40 mm):文献用 BS 7910:2005 的 Level 2A 评定线,MechCalc 用现行 2019 版 Option 1;本例 $L_r=1.118>1$,两条线在这一段差别最大,所以 $F_{load}$ 小于 1;按 Option 1 另行求根,剩余强度 272.8 MPa 对文献 285 MPa(比值 0.957),与 MechCalc 一致。
- 注 5(Yang 2009 案例 1:a/c=0.2):文献用 BS 7910:2005 的 Level 2A 评定线,且 $\sigma_{ref}$ 含系数 1.2;MechCalc 用 2019 版 Option 1,$\sigma_{ref}$ 按式 P.17 不含 1.2。两处差别都来自版次。
出处:
- 出处 1:ASM Handbook Vol. 11 (2002), H.S. Reemsnyder, Failure Assessment Diagrams, 例 1, 式 25–26, 33–41, 45–46, 表 4
- 出处 2:ASM Handbook Vol. 11 (2002), H.S. Reemsnyder, Failure Assessment Diagrams, 例 1, 式 25–26, 34, 36–41, 45–46, 表 4
- 出处 3:ASM Handbook Vol. 11 (2002), H.S. Reemsnyder, Failure Assessment Diagrams, 例 1, 式 18, 25–26, 33–41, 43–44
- 出处 4:谢琦等, 机械工程学报, 网络首发 2021-11-23, 式(36)–(38), 表 2、表 4
- 出处 5:谢琦等, 机械工程学报, 网络首发 2021-11-23, 式(36)–(38), 表 2、表 6
- 出处 6:Yang T., Chen X., Fan Z., ASME PVP2009-77609, 表 8、表 9、表 12