填角斜焊縫拉斷試驗(yàn)與分析

1、填角斜焊縫拉斷實(shí)驗(yàn)與分析 廣西機(jī)械 2001年第 3 辮 前言填角斜焊縫拉斷實(shí)驗(yàn)與分析 袁愛(ài)羹高中膏莫建文羅紅萍 (廣西工學(xué)院機(jī)械系 ,廣西柳州 545006) 摘要:從理論上推導(dǎo)了填角斜焊縫受拉力作用時(shí)危險(xiǎn)截面的方位,介紹 1 與理論計(jì)算相符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ,得出了與傳統(tǒng)規(guī)定不相符的一些結(jié)論 . 關(guān)鍵詞:焊聯(lián)接填角斜焊縫 拉斷實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度計(jì)算 中圖分類(lèi)號(hào) :TG407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章綰號(hào):1004-2148(2001)032303 在對(duì)接與填角兩類(lèi)焊縫中 ,對(duì)接焊縫受載時(shí)的 應(yīng)力狀態(tài)簡(jiǎn)單 .強(qiáng)度計(jì)算式易于推導(dǎo) ,而填角焊縫 危險(xiǎn)截面的應(yīng)力分布復(fù)雜 .因此嚴(yán)格說(shuō)來(lái) -推導(dǎo)此 類(lèi)焊糍的強(qiáng)度計(jì)算式也

2、就麻煩得多 .為了簡(jiǎn)化計(jì)算 , 通常認(rèn)為 ,無(wú)論受載如何 ,填角焊糍的危險(xiǎn)截面都 在與聯(lián)接基面成 45處的地方 ,并且一律按切應(yīng)力 計(jì)算其強(qiáng)度 .筆者認(rèn)為 ,既然填角焊糍危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力分 布復(fù)雜 ,因此單純用切應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算就未必合 理,而且危鹼截面一律取在 45 處也未必符合實(shí)際 . 為此 ,筆者專(zhuān)門(mén)針對(duì)填角端焊縫和側(cè)焊糍兩種情形 , 作了一系列的拉斷實(shí)驗(yàn) .發(fā)現(xiàn)蠟焊慧的新裘面與聯(lián)接基面成 28 左右,不符合傳統(tǒng)的規(guī)定 ,翻焊羹姑基 本保持為 45.與傳統(tǒng)的規(guī)定相符乜 . 受拉力作用的端焊縫與側(cè)焊縫是兩種飯情 形 ,那么介于兩者之間的斜焊慧情形如何呢 ?奉文 研究了這一問(wèn)題 .l 填角斜

3、焊縫危險(xiǎn)截面方位分?jǐn)?兩板搭接時(shí) ,上下焊縫均與板蛸央 ?角,蕾在拉 力 F 作用下 ,焊縫斷裂面與聯(lián)接基面成口角 . 對(duì)照 文獻(xiàn) 2,該截面上應(yīng)有正應(yīng)力和切應(yīng)力 r.由于 此截面的切向與 F不一致 .故其切應(yīng)力又可一分為 二為 r 上和 r.如圖 1 所示 .圖 1 斜焊縫應(yīng)力分析圖 2 為焊縫的截面圖 ,通常為等腰三角形 , 焊 腳長(zhǎng) ,截面高度為 t,則作者簡(jiǎn)介袁愛(ài)鬣 (1963-).女.廣西柳閘市人 .廣西工學(xué)院講師 .主要從事機(jī)城原理 ,機(jī) 械設(shè)計(jì)教學(xué)和辯研工作 .基金項(xiàng)目廣西工學(xué)腕 1999 年度辯研基金資助項(xiàng)目 . 收稿日期 .20o0 0716田 2 壤 焊 t蠢 g3Guan

4、gxiMachineryNo?3,2001t 一-一 (1) cosaJ-sin0 由圖 1.為簡(jiǎn)便計(jì) ,略去附加彎矩的影響 ,破裂 截面上任一點(diǎn)的各應(yīng)力分量為 : 一一 n0+cos0)一 i 一一面一 一一 n0+cos0)21K2 一zffFsinaF si na(sin+ s) 2/t21K 式中:z 為焊縫長(zhǎng)度由于截面上同時(shí)作用有正應(yīng)力 切應(yīng)力 ,因此.屬于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài) ,應(yīng)按第三或第 四強(qiáng)度理論計(jì)算該截面的當(dāng)量應(yīng)力 ,即 仉一再 (3) 或仉一干 (4) (2)將式(2)分別代入式 (3)和式 (4),得 仉=轟 oos(專(zhuān) sin20+sin.)+4o(丟 sin20+cos)+

5、sin(sin0+eosa). 或一轟 oos2(丟 sin20+sin.).+3c.s(吉 sin20+cos).+s_m(sin0+cosa) 可見(jiàn) ,當(dāng)量應(yīng)力仉是角度的函數(shù) .對(duì)式(5) 和式(6)分別求導(dǎo) ,并令案一 o,則分別得兩個(gè)超越方程:cosasin40-3cosasin020+2cosasin.(cos20 +sTm20)+8cosaL-o(cos20-sin20)+8sin.(cos0 一 sin0)一 O(7)或 Zoosasin40-2cosasin20+2cos.asin(co,20+ sin20)+6eosZaeos(cos20-sin20)+6sin.(cos.一

6、 sin0) 一 0(8)對(duì)于不同的值 ,借助教值逼近法 ,我們不難求 出滿足式 (7)或式(8)的值 .這些值為焊縫中 最大當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算值所處截面與聯(lián)接基面之間的夾 角圖3為一a關(guān)系曲線由圖可見(jiàn) ,只有當(dāng) a一 9O?即側(cè)焊縫時(shí) .才等于 45.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2.1 試件的制備 實(shí)驗(yàn)用試件材料為 Q235的扁鋼,寬 100mm,厚 6ram.焊接接頭加工平整 .焊前試件經(jīng)過(guò)校正使其 平直 ,焊接接頭經(jīng)過(guò)清污處理 ,采用 E4303 焊條手 工電弧焊制備試件 ,以 15.為間隔制備了多種角度 的斜焊縫試件如圖 4 所示每條焊縫長(zhǎng)度基本一致 約為 50ram,焊縫飽滿 ,無(wú)未焊透 ,夾渣 ,咬邊等

7、焊 接缺陷 .22 焊縫拉斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 所有拉斷實(shí)驗(yàn)在 1000kN 的液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上 完成.焊縫斷裂面方位角值用 1 型萬(wàn)能量角尺測(cè) 量.考慮到斷裂面的不整齊 ,因此 ,對(duì)斷裂面各處 進(jìn)行測(cè)量 ,并取平均值 .實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1.24袁 1 焊縫受拉斷裂面口角的宴測(cè)位(5)(6) 焊縫式樣值焊縫號(hào)斷裂方位角日 I28.35啪o.I27?58fE13I253915.I3S.22, I3OBJ30oI349I33.445.l34.9I46.2760.I456I4814I 【目9O.（退火）I47.482】F01020304050印 70 踟 90圍 3 一關(guān)系曲線圍 4 試件F加加 廣西機(jī)械

8、 2001年第 3 期 為了便于對(duì)照比較 ,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果用 表示 并標(biāo)注于圖 3上.由圖可見(jiàn),只有 a=90唧側(cè)焊縫 情形 ,斷裂面值接近 45.,而其它焊縫基本上都在 小于 45.的截面上破裂 .圖 3 表明,實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近于 理論曲線 .這證實(shí)了理論分析的正確性 . 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析也存在一定的誤差 , 這可能是由于焊縫材質(zhì)以及焊接工藝與理論的理想 狀態(tài)不可能完全一致 ,還有不可避免的試件安裝誤 差 ,附加彎矩等因素的影響 .但總體上看 ,實(shí)驗(yàn)結(jié) 果與理論分析較為吻合 .3 結(jié)論 上述理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明填角斜焊縫斷裂 截面的位置是變化的 ,隨著焊縫與載荷的租對(duì)位置 a的不同而不同 .

9、因此 ,現(xiàn)行填角焊縫強(qiáng)度計(jì)算中 , 將其危險(xiǎn)截面一律取為與聯(lián)接基面成 45.的斜面 , 這一規(guī)定是有缺陷的 .本文對(duì)多種填角焊縫危險(xiǎn)截 面的研究與分析 ,無(wú)疑對(duì)其危險(xiǎn)截面的確定具有一 定的參考價(jià)值 .參考文獻(xiàn) :1周皓森.焊接耋占均設(shè)計(jì)手冊(cè) M. 北京:機(jī)械工業(yè) 出版社 .19908O95.2褒愛(ài)霞 .高中庸 ,羅紅萍.填角焊縫計(jì)算截面及應(yīng)力 分析口.廣西機(jī)械 .1999（3）3032DrawingBreakTestandAnalysisonObliqueFilletWeldYUANAi xiaGAOZhong yongMOJianwenLUOHong ping （GuangxiInstitu

10、teofTechnogy,MechanicalEngineeringDepartment,Liuzhou545006,C hina）Abstract:Inthispaper,theoreticaldeductionisdonetOthelocationoftherisk$tJonofincline dweldingsearnunderstretch.Testresultsarefoundinconformkywiththatoftheoreticalcalculation.Conclus ionismadewhichcontradicttOthatoftheconventionalru. Ke

11、ywords:obliquefilledwelding8eAtmdrawingbreaktestconventionalrule 2001中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì) 將于 11 月 22 24 日在蘇州舉行由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) ,江蘇省機(jī)械工程學(xué)會(huì)主辦 ,江蘇省機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì) ,蘇州創(chuàng) 元（集團(tuán) ,有限公司和中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)協(xié)辦的 2001 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì) （會(huì)間 日時(shí)召開(kāi)中國(guó)機(jī)械工程學(xué) 會(huì)第八次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)和機(jī)械工程新成果展示會(huì) ）定于 l1月 2224日在蘇州 召開(kāi),同期在上海舉辦第九屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)裝備展覽會(huì) （11月 21 日全體與會(huì)代表赴上海參觀 ）.本次會(huì)議 是新世紀(jì)的第一次年會(huì) ,堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心 ,突出先進(jìn)技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合 ,強(qiáng)調(diào)科研成果服務(wù)于生 產(chǎn)力的發(fā)展 ,內(nèi)容極為豐富多彩 ,不僅有知名專(zhuān)家學(xué)者的專(zhuān)題報(bào)告和最新科技論文宣讀,成果展示 ,還有物流工程論壇 ,企業(yè)家論壇和快速原翌制造技術(shù)講座等 . 希望我區(qū)機(jī)械行業(yè)科研院所 ,大中專(zhuān)學(xué)校 , 年會(huì)的各項(xiàng)活動(dòng) .決定后 ,盡快與我會(huì) （電話 處）聯(lián)系.生產(chǎn)企