焊接结构习题-已配图

焊接结构习题-已配图

焊接结构实验指导书

实验一：焊接变形动态过程测量一．实验目的：

1.掌握焊接变形产生的原理，观察焊接变形的

动态过程。

2.了解施焊次序对焊接变形的影响。

3.认识一种测量焊接变形的方法。

二．实验内容：

对悬臂支承的长板条一侧进行堆焊，同时测量并记录长板条端点A的挠度变化过程如图所示。

三．实验仪器及设备：

1.焊接电源、电缆、焊把、焊条、试板、试板

支架。

2.焊接参数测量仪表：电流表、电压表、秒表、

直尺、分流器。

3.位移传感器及支座、放大器、函数记录仪、

标定用的百分表。

四．实验设备：

1.位移传感器是将位移量转换成电信号的传

感元件，位移传感器和相应的放大器、记录

仪组成位移的测量记录系统，实验前需事先

确定实际位移量和记录仪输出量的对应关

系，即进行标定。

2.支好试板和传感器，选择焊接规范、调整记

录仪和零点。

五．实验方法（任选其一）：

方法Ⅰ：用相同规范在板条上侧进行两次堆

焊，分别记录A点挠度-时间（△-t）曲线及其它参数U、I、t、L1、L2、B、h。并计算线能量Q=UI/V。

方法Ⅱ：第一次堆焊后（板条翻转）在板条另一侧堆焊，其余方法同Ⅰ。

六．实验报告要求：

1.简述第一次堆焊时△-t曲线成因。

2.定性绘出第一次堆焊后长板条内纵向残余

应力分布的简图。

3.比较两次堆焊△-t曲线的异同，并讨论第一

次堆焊后的残余应力对第二次堆焊时△-t

曲线的影响。

4.两次堆焊后的残余应力分布形态有无本质

不同。

5.对于方法Ⅰ，第二次堆焊所形成的最终挠度

变量在总的挠变量中占得比例是多少？对

于方法Ⅱ，两次堆焊后的总挠变量是否为零？通过以上两点，分别可以得出什么结论（与采用不同实验方法的其他组实验结果进行对照比较）？

实验二：焊接接头工作应力分布

一．实验目的：

1.掌握了解焊接接头横截面上由于工艺缺

陷如未焊透等原因引起的工作应力分布不均匀性和应力集中现象。

2.了解焊缝截面几何形状的改变对于接头

工作应力分布的影响。

3.复习电测应力的原理和方法，以及有关仪

器的使用。

二．确定接头截面上工作应力分布的基本方法简介：

确定接头截面上工作应力分布的基本方法可大致分为三类：弹性力学方法、数值分析方法和试验应力分析方法。弹性力学方法是确定焊接接头横截面上应力分布不均匀性的

精确方法，原则上可以求解任意截面形状的应力分布问题，但是当截面形状较复杂时，偏微分方程的求解变得十分困难，因此弹性力学方法在实际应上受到限制，只有在截面几何形状比较复杂时才容易求得精确解。数值分析方法是随着电子计算机技术的发展而产生的，有有限元与边界元等方法。有限元的基本思想是将连续的受力物体；离散为在有限个节点上相互连结的有限个单元组成的结构物，求出结构物的解作为受力物体的近似解；边界元的基本思想是将偏微分方程转化为边界积分方程，建立物体边界量与内部量的关系，对物体的边界离散化，求得受力物体的近似解。数值分析方法已成为复杂应力形状的接头应力分析的有效手段。试验应力分析方法就是用试验的方法对实际受力物体或模型进行应力或应变、位移的测定。应当指出的是，试验方法即要以理论方法为指导，又为理论或计算结果提供验证。

三．实验用试板：

本实验采用电测法对模拟焊接接头截面形状的试板进行接头工作应力分布的测定。电

测法在材料力学课程中已作过详细的介绍，其基本原理是将敏感元件——电阻应变片粘贴到受力构件上或模型上需要测量的部位，这样当构件或模型受力变形时，电阻应变片和构件一起变形，应变片敏感栅的长度和截面均发生改变，从而应变片的电阻值发生改变。用电阻应变仪测出应变片电阻值的改变即可知道被测部位的应变值，然后利用胡克定律求出被测部位的应力值。

本实验用的试板可以看做是从实际接头取出的一薄切片，然后放大所得到的接头模型。如图所示：

切片

通常由于实际接头Z向尺寸较大，接头的应力状态为平面应变状态，而切片模型的Z 向尺寸较小，模型处于平面应力状态，由弹性

力学平面问题的理论可知，这二类问题在数字处理的形式上是完全一致的。

四． 实验步骤：

1. 将试板装夹到岛津材料机上。

2. 把各测点应变片和补偿片的连接导线接到多点预调平衡箱上，接通应变仪电源。

3. 施加预载荷P ，进行各测点的预调平衡。再施加末载荷P2，则工作载荷P=P2-P1,通过刻度盘读出各测点的应变数值并作记录。试验完备后，卸掉载荷。

五． 实验结果的整理和分析：

1. 计算各测点的应力数值。

2. 绘出各截面上的应力分布曲线，并计算应力集中系数max T m K

σσ=。式中max σ是截面上的峰值应力；m σ是截面上的平均应力；讨论T K 与载荷P2的大小有无关系，为什么？

3. 简述接头几何形状，焊接缺陷对接头工作应力分布的影响。

六．实验仪器及设备：

岛津材料试验机；YJD-1型动静态电阻应变仪；YJD-1型多点测量预调平衡箱；专用拉伸夹头一对；温度补偿板一块；电阻应变片若干；直尺一把；接头模型若干。

七．思考题：

通过对本实验结果和有关资料的比较，分析其异同的原因。

实验三.焊接金属断裂韧度的测定一．实验目的：

1.学习焊缝金属断裂韧度的测定方法；

2.掌握断裂韧度K1C、J1C和COD的计

算方法。

二．实验方法：

1.材料：某种中高强度的焊缝金属。

2.试样：从焊接试板上切取试样并加

工，经过腐蚀、划线确定焊缝在试样

上的位置，在焊缝中心预制线切割缺

口。通过施加疲劳载荷，在缺口根部

引发尖锐的疲劳裂纹。试样几何尺寸

如图