焊接結(jié)構(gòu)實驗

焊接結(jié)構(gòu)實驗第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一1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、建筑等各個領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著極其重要的作用。焊接時，由于高度集中的瞬時熱輸入，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，對焊接殘余應(yīng)力的測試，對焊接殘余應(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)實意義。第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一1.1焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)的影響1、對結(jié)構(gòu)強度的影響2、對結(jié)構(gòu)加工尺寸的影響3、對壓桿穩(wěn)定性的影響4、對應(yīng)力腐蝕的影響第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一1.2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方面來解決：設(shè)計上：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、溫差拉伸法和振動法三種。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一1.3焊接殘余應(yīng)力測試的主要方法按結(jié)構(gòu)是否破壞分為：也可分為第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一圖1-1表示一塊鉆有小孔的鋼板，在鋼板的應(yīng)力場中鉆出一個小孔后，應(yīng)力場原來的平衡狀態(tài)將受到破壞，使小孔周圍的應(yīng)力分布發(fā)生改變，應(yīng)力場產(chǎn)生新的平衡。若測得鉆孔前、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小孔法測量焊接殘余應(yīng)力的基本原理第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一式中σ1、σ2主應(yīng)力；εA、εB、εC分別為電阻應(yīng)變片A、B及C的應(yīng)變量差值；Φ主應(yīng)力與第一個應(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、μ彈性模量、泊松比。第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2小孔法測量焊接殘余應(yīng)力

實驗第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一縱向殘余應(yīng)力σXσX：指應(yīng)力作用方向與焊縫平行的殘余應(yīng)力。σX在整條焊縫上的分布：第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一橫向殘余應(yīng)力橫向殘余應(yīng)力：垂直于焊縫的應(yīng)力。第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2.1實驗設(shè)備（1）試樣：普通低碳鋼，見圖2-1。2.2實驗過程打磨平焊縫并貼好應(yīng)變片的鋼板第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一（2）焊接設(shè)備及測量設(shè)備埋弧焊機靜態(tài)電阻應(yīng)變儀第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一（3）其他設(shè)備除用到以上設(shè)備外，另外還用到型號為Z4116的臺式鉆床、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。

第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2.2實驗過程（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，以保證粘貼面無油污，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號應(yīng)變片對準(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1~2分鐘。接線端子的連接。（3）焊接導(dǎo)線并連線。（4）鉆孔并測量應(yīng)變值（深度不同測3應(yīng)變值）。2.1實驗設(shè)備（5）測量結(jié)果第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一（5）測量結(jié)果分別對兩組測量點以及焊縫上的點進(jìn)行測量，記錄測量結(jié)果。第1組測量點第2組測量點焊縫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量點焊接殘余應(yīng)力第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一測點孔徑/mmεA/μεεB/μεεC/με測量點132448576測量點23-14102133測量點3362163213測量點432190211測量點53293228-7測量點63-8870233測量點73-441569測量點83-35143341測點孔徑/mmεA/μεεB/μεεC/με測量點1.13327210-133測量點2.13426526測量點3.13-5978110測量點4.13975616測量點5.131507225各個測量點的三個方向上的應(yīng)變測量值：第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2.3測量數(shù)據(jù)的計算和分析對x和y兩個方向分別進(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)力分析。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一根據(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:第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一計算求得縱向殘余應(yīng)力σx和橫向殘余應(yīng)力σy的值見下表：測量點σx/MPaσy/MPa測量點16034測量點25.929測量點32852測量點41949測量點5661.8第1組測量點測量點σx/MPaσy/MPa測量點1.165-7.9測量點2.1118.7測量點3.1-5.621測量點4.12310測量點5.13616第2組測量點2.3.1與焊縫垂直方向上的殘余應(yīng)力分布（5）測量結(jié)果第1組測量點第2組測量點焊縫第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一縱向殘余應(yīng)力σx分布σx理論分布曲線實驗測得σx分布曲線距離/mm距離/mm第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一橫向殘余應(yīng)力σy分布距離/mmσy/Mpa◆點1σy/Mpa點5.1◆◆點5.1距離/mmσy實驗曲線σy理論曲線焊縫σy第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2.3.2與焊縫平行方向上測量點焊接殘余應(yīng)力分布與焊縫平行的點的縱向殘余應(yīng)力σx和橫向殘余應(yīng)力σy的計算值：測量點σx/MPaσy/MPa測量點32852測量點3.1-5.621測量點6-4.147測量點7-9.3-0.95測量點815.275（5）測量結(jié)果第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一縱向殘余應(yīng)力σx分布理論曲線距離/mm實驗測得的σx分布曲線第1組測量點第2組測量點焊縫第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一理論曲線橫向殘余應(yīng)力σy分布（a）短焊縫（b）中焊縫（c）長焊縫實驗測得的σy分布曲線σy/Mpa距離mm第1組測量點第2組測量點焊縫第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2.4應(yīng)力釋放過程

為了研究鉆孔過程中焊縫中殘余應(yīng)力的釋放過程，特測量在不同鉆孔深度時的應(yīng)變值，結(jié)果見下表：測量點ε1/μεε2/μεε3/με測量點17685244測量點5-7228293測量點1.1-133210327測量點4.1165697測量點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)力的釋放也是越來越大。該實驗結(jié)果對研究的鋼結(jié)構(gòu)中殘余應(yīng)力變化過程具有重要意義。第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一實驗結(jié)果分析：

采用小孔法對焊縫縱向殘余應(yīng)力σx和橫向焊接殘余應(yīng)力σy的測定，并繪制殘余應(yīng)力的分布曲線，該曲線部分驗證了理論上焊接應(yīng)力在鋼結(jié)構(gòu)中的分布。另外，有部分點的應(yīng)力值與理論值差別較大，這可能是實驗過程中出現(xiàn)的誤差或者其他因素造成的，還有待進(jìn)一步研究。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一

第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一前言：第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一內(nèi)容簡