焊接结构实验ppt课件

1、 钢构造中焊接剩余应力钢构造中焊接剩余应力测试实验测试实验 1 绪论绪论 随着消费的开展和科学技术的提高，焊接技术曾经广泛运用于桥梁、建筑等各个领域，对国民经济的开展起着极其重要的作用。焊接时，由于高度集中的瞬时热输入，构件焊后将产生相当大的焊接剩余应力和变形，这将对焊接接头的各种力学性能产生不同程度的影响。因此，对焊接剩余应力的测试，对焊接剩余应力的分布规律的研讨具有非常重要的实际意义和现实意义。 1.1 焊接剩余应力对焊接构造的影响焊接剩余应力对焊接构造的影响1、对构造强度的影响、对构造强度的影响2、对构造加工尺寸的影响、对构造加工尺寸的影响3、对压杆稳定性的影响、对压杆稳定性的影响4、对

2、应力腐蚀的影响、对应力腐蚀的影响1.2调整和减小焊接剩余应力的方法调整和减小焊接剩余应力的方法1焊前减小焊接剩余应力和改善剩余应力的分布可以焊前减小焊接剩余应力和改善剩余应力的分布可以从两个方面来处理：从两个方面来处理：设计上：尽量减小焊缝的截面尺寸设计上：尽量减小焊缝的截面尺寸 、将焊缝尽量布置在、将焊缝尽量布置在最大任务应力区之外最大任务应力区之外 、尽量防止焊缝密集和焊缝交、尽量防止焊缝密集和焊缝交叉叉 、部分降低刚度、采用合理的接头方式、部分降低刚度、采用合理的接头方式 。工艺上：合理的选择装配焊接顺序、部分加热法减小应工艺上：合理的选择装配焊接顺序、部分加热法减小应力力 、锤击法减小

3、焊接剩余应力等、锤击法减小焊接剩余应力等 。2焊后焊接剩余应力调整和松弛的方法主要分热处置焊后焊接剩余应力调整和松弛的方法主要分热处置法和加载法两类。法和加载法两类。 加载法又分为拉伸法加载法又分为拉伸法 、温差拉伸法和振动法三种。、温差拉伸法和振动法三种。1.3 焊接剩余应力测试的主要方法焊接剩余应力测试的主要方法1.2.X破坏或局部破坏性方法（裁条法、钻孔法等）非破坏测试方法（如 射线衍射法、超声波法）121.345122.34X（）裁条法（ ）小孔法 机械方法（ ）盲孔法 （ ）套孔法（ ）逐层铣削法（） 射线衍射法 （ ）超声波法物理方法（ ）磁性法（ ）密栅云纹法#按构造能否破坏分为

4、：按构造能否破坏分为：也可分为也可分为 图图1-11-1表示一块钻有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻表示一块钻有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻出一个小孔后，应力场原来的平衡形状将遭到破坏，使小孔出一个小孔后，应力场原来的平衡形状将遭到破坏，使小孔周围的应力分布发生改动，应力场产生新的平衡。假设测得周围的应力分布发生改动，应力场产生新的平衡。假设测得钻孔前、后小孔附近应变量的差值，就可以根据弹性力学实钻孔前、后小孔附近应变量的差值，就可以根据弹性力学实际推算出小孔处的内应力。际推算出小孔处的内应力。 为了测得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处为了测得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴

5、上应变片，且各应变片间坚持一定角度图贴上应变片，且各应变片间坚持一定角度图1-11-1。分别。分别测出钻孔前、后各应变片的应变值。便可按下式算出主应力测出钻孔前、后各应变片的应变值。便可按下式算出主应力的大小和方向。的大小和方向。r1r2DRRC片B片A片45 451.4 小孔法丈量焊接剩余应力的根本原理)cos(sin2)cos()sin(1ABBABABA)cos(sin2)sin()cos(2ABBABAABErrRA21221 14)1 (222212221212212rrrrEBrrRrrR)2(21CACABtg式中1、2主应力；A、B、C 分别为电阻应变片A、B及C的应变量差值；

6、主应力与第一个应变片轴线的夹角；R为孔半径；r1、r2应变片两端与孔中心的间隔；E、弹性模量、泊松比 。2 小孔法丈量焊接剩余应力小孔法丈量焊接剩余应力实验实验纵向剩余应力纵向剩余应力X X：指应力作用方向与焊缝平行的剩余应力。：指应力作用方向与焊缝平行的剩余应力。 X 在整条焊缝上的分布：在整条焊缝上的分布：横向剩余应力横向剩余应力 横向剩余应力横向剩余应力 ：垂直于焊缝的应力。：垂直于焊缝的应力。yy2.1实验设备实验设备1试样：普通低碳钢，见图2-1。2.2 实验过程打磨平焊缝并贴好应变片的钢板2焊接设备及丈量设备埋弧焊机静态电阻应变仪3其他设备其他设备 除用到以上设备外，另外还用到型号

7、为Z4116的台式钻床、铁纱布、丙酮、胶水、绝缘胶带、导线、焊锡工具、直径为3mm的钻头、美工刀等。 2.2 实验过程实验过程1工件的预处置工件的预处置 埋弧焊焊接的方法在样板上堆焊，用砂轮将外表磨平，埋弧焊焊接的方法在样板上堆焊，用砂轮将外表磨平，用砂纸打磨用砂纸打磨 外表粗糙度达外表粗糙度达Ra1.6。2应变片粘贴应变片粘贴 应变花粘贴面用棉花球蘸少许丙酮悄然擦洗，以保证应变花粘贴面用棉花球蘸少许丙酮悄然擦洗，以保证粘贴面无油污，并严禁与手指接触。在应变花粘贴面上滴粘贴面无油污，并严禁与手指接触。在应变花粘贴面上滴上一小滴胶液，薄薄一层，以上一小滴胶液，薄薄一层，以1号应变片对准参考轴，放

8、置号应变片对准参考轴，放置在工件外表，应变花上面覆盖一张薄膜，用手指滚压在工件外表，应变花上面覆盖一张薄膜，用手指滚压12分钟。接线端子的衔接。分钟。接线端子的衔接。3焊接导线并连线。焊接导线并连线。4钻孔并丈量应变值深度不同测钻孔并丈量应变值深度不同测3应变值。应变值。2.1实验设备5丈量结果5丈量结果丈量结果 分别对两组丈量点以及焊缝上的点进展丈量，记录丈量结果。第1组丈量点第2组丈量点焊缝1. 与焊缝垂直方向上的剩余应力分布2. 与焊缝平行方向上丈量点焊接剩余应力测点测点孔径孔径/mmA/B/C/测量点测量点132448576测量点测量点23-14102133测量点测量点33621632

9、13测量点测量点432190211测量点测量点53293228-7测量点测量点63-8870233测量点测量点73-441569测量点测量点83-35143341测点测点孔径孔径/mmA/B/C/测量点测量点1.11.13327210-133测量点测量点2.13426526测量点测量点3.13-5978110测量点测量点4.13975616测量点测量点5.131507225各个丈量点的三个方向上的应变丈量值：各个丈量点的三个方向上的应变丈量值：2.3 丈量数据的计算和分析丈量数据的计算和分析 对x和y两个方向分别进展分析： 与焊缝平行x方向和与焊缝垂直y方向分别进展纵向剩余应力和横向剩余应力分

10、析。根据资料力学推导出的公式：根据资料力学推导出的公式：横向剩余应力横向剩余应力:x=21CA21CAy= 纵向剩余应力纵向剩余应力:计算求得纵向剩余应力x和横向剩余应力y的值见下表：测量点测量点x/M Pay/M Pa测量点测量点16034测量点测量点25.929测量点测量点32852测量点测量点41949测量点测量点5661.8第1组丈量点测量点测量点x/M Pay/M Pa测量点测量点1.165-7.9测量点测量点2.1118.7测量点测量点3.1-5.621测量点测量点4.12310测量点测量点5.13616第2组丈量点2.3.1与焊缝垂直方向上的剩余应力分布5丈量结果第1组丈量点第2

11、组丈量点焊缝纵向剩余应力纵向剩余应力x分布分布x实际分布曲线实验测得x分布曲线MPax/MPax/间隔/mm间隔/mm横向剩余应力横向剩余应力y分布分布间隔/mmy/Mpa点1y/Mpa点5.1点5.1间隔/mmy实验曲线y实际曲线焊缝y2.3.2 与焊缝平行方向上丈量点焊接剩余应力分布与焊缝平行方向上丈量点焊接剩余应力分布与焊缝平行的点的纵向剩余应力x和横向剩余应力y的计算值：测量点测量点x /M Pay /M Pa测量点测量点32852测量点测量点3.1-5.621测量点测量点6-4.147测量点测量点7-9.3-0.95测量点测量点815.2755丈量结果纵向剩余应力纵向剩余应力x分布分

12、布实际曲线间隔/mmMPax/实验测得的x分布曲线第1组丈量点第2组丈量点焊缝实际曲线横向剩余应力横向剩余应力y分布分布a短焊缝 b中焊缝 c长焊缝实验测得的y分布曲线y/Mpa间隔mm第1组丈量点第2组丈量点焊缝2.4 应力释放过程应力释放过程 为了研讨钻孔过程中焊缝中剩余应力的释放过程，特丈量在不同钻孔深度时的应变值，结果见下表：测量点测量点1/2/3 3/测量点测量点17685244测量点测量点5-7228293测量点测量点1.1-133210327测量点测量点4.1165697测量点测量点5.12572150 随着钻孔深度的逐渐添加，应变值逐渐增大，在钻孔终了时应变到达最大值。由此可以看出，随着钻孔深度的添加，焊缝中的剩余应力的释放也是越来越大。 该实验结果对研讨的钢构造中剩余应力变化过程具有重要意义。实验结果分