焊接結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)精品課件

1、焊接結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五1 緒論 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，焊接技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著極其重要的作用。焊接時(shí)，由于高度集中的瞬時(shí)熱輸入，構(gòu)件焊后將產(chǎn)生相當(dāng)大的焊接殘余應(yīng)力和變形，這將對(duì)焊接接頭的各種力學(xué)性能產(chǎn)生不同程度的影響。因此，對(duì)焊接殘余應(yīng)力的測(cè)試，對(duì)焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律的研究具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 第2頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五1.1 焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響1、對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響2、對(duì)結(jié)構(gòu)加工尺寸的影響3、對(duì)壓桿穩(wěn)定性的影響4、對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響第3頁(yè)

2、，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五1.2調(diào)整和減小焊接殘余應(yīng)力的方法（1）焊前減小焊接殘余應(yīng)力和改善殘余應(yīng)力的分布可以從兩個(gè)方面來(lái)解決：設(shè)計(jì)上：盡量減小焊縫的截面尺寸 、將焊縫盡量布置在最大工作應(yīng)力區(qū)之外 、盡量防止焊縫密集和焊縫交叉 、局部降低剛度、采用合理的接頭形式 。工藝上：合理的選擇裝配焊接順序、局部加熱法減小應(yīng)力 、錘擊法減小焊接殘余應(yīng)力等 。（2）焊后焊接殘余應(yīng)力調(diào)整和松弛的方法主要分熱處理法和加載法兩類。 加載法又分為拉伸法 、溫差拉伸法和振動(dòng)法三種。第4頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五1.3 焊接殘余應(yīng)力測(cè)試的主要方法按結(jié)構(gòu)是否破壞分

3、為：也可分為第5頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五 圖1-1表示一塊鉆有小孔的鋼板，在鋼板的應(yīng)力場(chǎng)中鉆出一個(gè)小孔后，應(yīng)力場(chǎng)原來(lái)的平衡狀態(tài)將受到破壞，使小孔周圍的應(yīng)力分布發(fā)生改變，應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生新的平衡。若測(cè)得鉆孔前、后小孔附近應(yīng)變量的差值，就可以根據(jù)彈性力學(xué)理論推算出小孔處的內(nèi)應(yīng)力。 為了測(cè)得這種應(yīng)變量的變化，在離小孔中心一定部位處貼上應(yīng)變片，且各應(yīng)變片間保持一定角度（圖1-1）。分別測(cè)出鉆孔前、后各應(yīng)變片的應(yīng)變值。便可按下式算出主應(yīng)力的大小和方向。1.4 小孔法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力的基本原理第6頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五式中1、2主應(yīng)力；A、B、C

4、 分別為電阻應(yīng)變片A、B及C的應(yīng)變量差值；主應(yīng)力與第一個(gè)應(yīng)變片軸線的夾角；R為孔半徑；r1、r2應(yīng)變片兩端與孔中心的距離；E、彈性模量、泊松比 。第7頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2 小孔法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)第8頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五縱向殘余應(yīng)力XX：指應(yīng)力作用方向與焊縫平行的殘余應(yīng)力。X 在整條焊縫上的分布：第9頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五橫向殘余應(yīng)力橫向殘余應(yīng)力 ：垂直于焊縫的應(yīng)力。第10頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）試樣：普通低碳鋼，見(jiàn)圖2-1。2.2

5、實(shí)驗(yàn)過(guò)程打磨平焊縫并貼好應(yīng)變片的鋼板第11頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五（2）焊接設(shè)備及測(cè)量設(shè)備埋弧焊機(jī)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀第12頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五（3）其他設(shè)備除用到以上設(shè)備外，另外還用到型號(hào)為Z4116的臺(tái)式鉆床、鐵紗布、丙酮、膠水、絕緣膠帶、導(dǎo)線、焊錫工具、直徑為3mm的鉆頭、美工刀等。 第13頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）工件的預(yù)處理 埋弧焊焊接的方法在樣板上堆焊，用砂輪將表面磨平，用砂紙打磨 表面粗糙度達(dá)Ra1.6。（2）應(yīng)變片粘貼 應(yīng)變花粘貼面用棉花球蘸少許丙酮輕輕擦洗，以保證

6、粘貼面無(wú)油污，并嚴(yán)禁與手指接觸。在應(yīng)變花粘貼面上滴上一小滴膠液，薄薄一層，以1號(hào)應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)參考軸，放置在工件表面，應(yīng)變花上面覆蓋一張薄膜，用手指滾壓12分鐘。接線端子的連接。（3）焊接導(dǎo)線并連線。（4）鉆孔并測(cè)量應(yīng)變值（深度不同測(cè)3應(yīng)變值）。2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備（5）測(cè)量結(jié)果第14頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五（5）測(cè)量結(jié)果分別對(duì)兩組測(cè)量點(diǎn)以及焊縫上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記錄測(cè)量結(jié)果。第1組測(cè)量點(diǎn)第2組測(cè)量點(diǎn)焊縫1. 與焊縫垂直方向上的殘余應(yīng)力分布2. 與焊縫平行方向上測(cè)量點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力第15頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五測(cè)點(diǎn)孔徑/mmA/B/C/測(cè)量點(diǎn)1

7、32448576測(cè)量點(diǎn)23-14102133測(cè)量點(diǎn)3362163213測(cè)量點(diǎn)432190211測(cè)量點(diǎn)53293228-7測(cè)量點(diǎn)63-8870233測(cè)量點(diǎn)73-441569測(cè)量點(diǎn)83-35143341測(cè)點(diǎn)孔徑/mmA/B/C/測(cè)量點(diǎn)1.13327210-133測(cè)量點(diǎn)2.13426526測(cè)量點(diǎn)3.13-5978110測(cè)量點(diǎn)4.13975616測(cè)量點(diǎn)5.131507225各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的三個(gè)方向上的應(yīng)變測(cè)量值：第16頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2.3 測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析對(duì)x和y兩個(gè)方向分別進(jìn)行分析： 與焊縫平行（x方向）和與焊縫垂直（y方向）分別進(jìn)行縱向殘余應(yīng)力和橫向殘余應(yīng)

8、力分析。第17頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五根據(jù)材料力學(xué)推導(dǎo)出的公式：橫向殘余應(yīng)力:= 縱向殘余應(yīng)力:第18頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五計(jì)算求得縱向殘余應(yīng)力x和橫向殘余應(yīng)力y的值見(jiàn)下表：測(cè)量點(diǎn)x/M Pay/M Pa測(cè)量點(diǎn)16034測(cè)量點(diǎn)25.929測(cè)量點(diǎn)32852測(cè)量點(diǎn)41949測(cè)量點(diǎn)5661.8第1組測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)x/M Pay/M Pa測(cè)量點(diǎn)1.165-7.9測(cè)量點(diǎn)2.1118.7測(cè)量點(diǎn)3.1-5.621測(cè)量點(diǎn)4.12310測(cè)量點(diǎn)5.13616第2組測(cè)量點(diǎn)2.3.1與焊縫垂直方向上的殘余應(yīng)力分布（5）測(cè)量結(jié)果第1組測(cè)量點(diǎn)第2組測(cè)量點(diǎn)焊縫

9、第19頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五縱向殘余應(yīng)力x分布x理論分布曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)得x分布曲線距離/mm距離/mm第20頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五橫向殘余應(yīng)力y分布距離/mmy/Mpa點(diǎn)1y/Mpa點(diǎn)5.1點(diǎn)5.1距離/mmy實(shí)驗(yàn)曲線y理論曲線焊縫y第21頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2.3.2 與焊縫平行方向上測(cè)量點(diǎn)焊接殘余應(yīng)力分布與焊縫平行的點(diǎn)的縱向殘余應(yīng)力x和橫向殘余應(yīng)力y的計(jì)算值：測(cè)量點(diǎn)x /M Pay /M Pa測(cè)量點(diǎn)32852測(cè)量點(diǎn)3.1-5.621測(cè)量點(diǎn)6-4.147測(cè)量點(diǎn)7-9.3-0.95測(cè)量點(diǎn)815.

10、275（5）測(cè)量結(jié)果第22頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五縱向殘余應(yīng)力x分布理論曲線距離/mm實(shí)驗(yàn)測(cè)得的x分布曲線第1組測(cè)量點(diǎn)第2組測(cè)量點(diǎn)焊縫第23頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五理論曲線橫向殘余應(yīng)力y分布（a）短焊縫 （b）中焊縫 （c）長(zhǎng)焊縫實(shí)驗(yàn)測(cè)得的y分布曲線y/Mpa距離mm第1組測(cè)量點(diǎn)第2組測(cè)量點(diǎn)焊縫第24頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五2.4 應(yīng)力釋放過(guò)程 為了研究鉆孔過(guò)程中焊縫中殘余應(yīng)力的釋放過(guò)程，特測(cè)量在不同鉆孔深度時(shí)的應(yīng)變值，結(jié)果見(jiàn)下表：測(cè)量點(diǎn)1/2/3/測(cè)量點(diǎn)17685244測(cè)量點(diǎn)5-7228293測(cè)量

11、點(diǎn)1.1-133210327測(cè)量點(diǎn)4.1165697測(cè)量點(diǎn)5.12572150 隨著鉆孔深度的逐漸增加，應(yīng)變值逐漸增大，在鉆孔結(jié)束時(shí)應(yīng)變達(dá)到最大值。由此可以看出，隨著鉆孔深度的增加，焊縫中的殘余應(yīng)力的釋放也是越來(lái)越大。 該實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)研究的鋼結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力變化過(guò)程具有重要意義。第25頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 采用小孔法對(duì)焊縫縱向殘余應(yīng)力x和橫向焊接殘余應(yīng)力y的測(cè)定，并繪制殘余應(yīng)力的分布曲線，該曲線部分驗(yàn)證了理論上焊接應(yīng)力在鋼結(jié)構(gòu)中的分布。 另外，有部分點(diǎn)的應(yīng)力值與理論值差別較大，這可能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的誤差或者其他因素造成的，還有待進(jìn)一步研究 。第26頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五第27頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五前言：第28頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五內(nèi)容簡(jiǎn)介：第29頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)42分，星期五第30頁(yè)，共35頁(yè)