填角斜焊縫拉斷試驗與分析

1、填角斜焊縫拉斷實驗與分析 廣西機械 2001年第 3 辮 前言填角斜焊縫拉斷實驗與分析 袁愛羹高中膏莫建文羅紅萍 (廣西工學院機械系 ,廣西柳州 545006) 摘要:從理論上推導了填角斜焊縫受拉力作用時危險截面的方位,介紹 1 與理論計算相符的實驗結(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 拉斷實驗強度計算 中圖分類號 :TG407文獻標識碼 :A 文章綰號:1004-2148(2001)032303 在對接與填角兩類焊縫中 ,對接焊縫受載時的 應力狀態(tài)簡單 .強度計算式易于推導 ,而填角焊縫 危險截面的應力分布復雜 .因此嚴格說來 -推導此 類焊糍的強度計算式也

2、就麻煩得多 .為了簡化計算 , 通常認為 ,無論受載如何 ,填角焊糍的危險截面都 在與聯(lián)接基面成 45處的地方 ,并且一律按切應力 計算其強度 .筆者認為 ,既然填角焊糍危險截面處的應力分 布復雜 ,因此單純用切應力進行強度計算就未必合 理,而且危鹼截面一律取在 45 處也未必符合實際 . 為此 ,筆者專門針對填角端焊縫和側(cè)焊糍兩種情形 , 作了一系列的拉斷實驗 .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 研究了這一問題 .l 填角斜

3、焊縫危險截面方位分斬 兩板搭接時 ,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 . 對照 文獻 2,該截面上應有正應力和切應力 r.由于 此截面的切向與 F不一致 .故其切應力又可一分為 二為 r 上和 r.如圖 1 所示 .圖 1 斜焊縫應力分析圖 2 為焊縫的截面圖 ,通常為等腰三角形 , 焊 腳長 ,截面高度為 t,則作者簡介袁愛鬣 (1963-).女.廣西柳閘市人 .廣西工學院講師 .主要從事機城原理 ,機 械設(shè)計教學和辯研工作 .基金項目廣西工學腕 1999 年度辯研基金資助項目 . 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.為簡便計 ,略去附加彎矩的影響 ,破裂 截面上任一點的各應力分量為 : 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 為焊縫長度由于截面上同時作用有正應力 切應力 ,因此.屬于復合應力狀態(tài) ,應按第三或第 四強度理論計算該截面的當量應力 ,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 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 ,當量應力仉是角度的函數(shù) .對式(5) 和式(6)分別求導 ,并令案一 o,則分別得兩個超越方程: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 最大當量應力計算值所處截面與聯(lián)接基面之間的夾 角圖3為一a關(guān)系曲線由圖可見 ,只有當 a一 9O?即側(cè)焊縫時 .才等于 45.2 實驗驗證2.1 試件的制備 實驗用試件材料為 Q235的扁鋼,寬 100mm,厚 6ram.焊接接頭加工平整 .焊前試件經(jīng)過校正使其 平直 ,焊接接頭經(jīng)過清污處理 ,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 所示每條焊縫長度基本一致 約為 50ram,焊縫飽滿 ,無未焊透 ,夾渣 ,咬邊等

7、焊 接缺陷 .22 焊縫拉斷實驗結(jié)果及分析 所有拉斷實驗在 1000kN 的液壓萬能試驗機上 完成.焊縫斷裂面方位角值用 1 型萬能量角尺測 量.考慮到斷裂面的不整齊 ,因此 ,對斷裂面各處 進行測量 ,并取平均值 .實驗結(jié)果見表 1.24袁 1 焊縫受拉斷裂面口角的宴測位(5)(6) 焊縫式樣值焊縫號斷裂方位角日 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 廣西機械

8、 2001年第 3 期 為了便于對照比較 ,將實驗結(jié)果用 表示 并標注于圖 3上.由圖可見,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,實驗結(jié)果接近于 理論曲線 .這證實了理論分析的正確性 . 上述實驗結(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 ,實驗結(jié) 果與理論分析較為吻合 .3 結(jié)論 上述理論分析和實驗結(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位置 a的不同而不同 .

9、因此 ,現(xiàn)行填角焊縫強度計算中 , 將其危險截面一律取為與聯(lián)接基面成 45.的斜面 , 這一規(guī)定是有缺陷的 .本文對多種填角焊縫危險截 面的研究與分析 ,無疑對其危險截面的確定具有一 定的參考價值 .參考文獻 :1周皓森.焊接耋占均設(shè)計手冊 M. 北京:機械工業(yè) 出版社 .19908O95.2褒愛霞 .高中庸 ,羅紅萍.填角焊縫計算截面及應力 分析口.廣西機械 .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中國機械工程學會年會 將于 11 月 22 24 日在蘇州舉行由中國機械工程學會 ,江蘇省機械工程學會主辦 ,江蘇省機械工業(yè)聯(lián)合會 ,蘇州創(chuàng) 元（集團 ,有限公司和中國機械工程學會特種加工分會協(xié)辦的 2001 中國機械工程學會年會 （會間 日時召開中國機械工程學 會第八次全國會員代表大會和機械工程新成果展示會 ）定于 l1月 2224日在蘇州 召開,同期在上海舉辦第九屆中國國際工業(yè)裝備展覽會 （11月 21 日全體與會代表赴上海參觀 ）.本次會議 是新世紀的第一次年會 ,堅持以經(jīng)濟建設(shè)為中心 ,突出先進技術(shù)與生產(chǎn)實踐的結(jié)合 ,強調(diào)科研成果服務于生 產(chǎn)力的發(fā)展 ,內(nèi)容極為豐富多彩 ,不僅有知名專家學者的專題報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)機械行業(yè)科研院所 ,大中專學校 , 年會的各項活動 .決定后 ,盡快與我會 （電話 處）聯(lián)系.生產(chǎn)企