焊接结构学.doc

1、 内应力的产生及其原因？内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。按其分布范围不同可分为：宏观内应力、围观内应力。它是由热应力、相变应力和残余应力引起的。热应力是由于构建不均匀受热引起的；相变应力是想变所带来的提及变化受到约束而产生的；残余应力是指系统中形成新的内应力，在温度均匀后残余应力存在与构件中。2、 内部变形：自由变形受到阻碍而为表现出来的变形。3、 焊接残余变形的分类：纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋变形。4、 低碳钢工字形构件长5m，腹板高250mm，厚10mm，翼板宽250mm，厚12mm，四条角焊缝均为埋弧焊一次焊完，焊角K=8mm，试计算工字形构件的纵向收缩量？解：每条角焊缝的 截面积：Ah=1/2*8*8=32mm2 构件的截面积：A=2*250*12+250*10=8500mm2 考虑构件形状，又双面角焊缝T型接头的纵向收缩量又是单面角焊缝纵向收缩量的1.151.40倍。考虑板厚双面角焊缝变形区基本是重叠的，故取为1.15，得L=1.15*（0.73Ah*L）/A*23.12mm 。5、 焊接残余应力与变形的调控：（1）、调控焊接应力与变形的焊前措施：合理的选择焊缝尺寸；尽量避免焊缝的密集和交叉；合理的选择肋板的形状并适当的安排肋板位置，可以减少焊缝，提高肋板加固效果；采用压形板来提高平板的刚性和稳定性，也可以减少焊接量和减少变形，构件设计不直接承载的焊缝可采用断续焊接的形式以降低热输入总量；预变形或反变形法。（2）、焊后调控焊接残余应力与变形措施：1）机械方法：利用外力塑性变形。大型构件压力校正挠曲变形，厚板多层焊用锤击，薄板用碾压，形状不规则焊件用逐点挤压震动时效技术。2）加热方法：高温回火消除内应力。火焰矫形凸加凹不加，角变形背空正，横向收缩背正空。（3）随焊调控：刚性固定法，减少焊缝的热输入，合理安排焊缝顺序，预拉伸法，焊接温差拉伸法，随焊激冷法，随焊碾压法，随焊锤直法，随焊冲击碾压法。6、 焊接接头的概念：在焊件需连接的部位，用焊接的方法制造而成的接头。影响金属脆性断裂主要因素：（应力状态、温度、加载速度、材料状态）。（1）应力状态的影响：单轴、双轴拉伸应力下，是塑性，三轴拉伸应力下是脆性。（2）温度的影响：随T下降，从塑性破坏变为脆性破坏。（3）加载速度的影响：速度增大，促进脆性破坏，相当于降低温度。（4）材料状态的影响：1）厚度影响：a、厚板在缺口处容易形成三轴拉应力，为平面应变，薄板为平面应力；b、冶金因素；2） 晶粒度的影响:晶粒越细，脆延转变温度越低。3）化学成分。7、 设计有脆性断裂倾向的焊接结构时注意原则（1） 尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中：a、1、 设计与基本金属等强度的点焊接头，焊件截面为300mm*4mm，许用应力=16000N/cm2=160MPa，焊点抗切许用应力，=10000N/cm2=100MPa。解：焊件允许承受载荷F=16000*30*0.4N=192000N 根据d=5计算焊点直径 d=5=5mm=10mm 根据F=nd2，0，计算每个焊点容许承受的载荷 F0=，0=N=7850N 所需点数 n=24.4 取n=25 由于t3d，取t=33mm；t=1.5d，取t2=18mm。每一排可布置的点数为：n0=+1=9 确定为3排，外侧两排各为9个焊点，中间一排取8个焊点，交错布置，共为26个焊点。2、 将100mm*100mm*10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的焊脚尺寸K和焊缝长度l应该是多少？解：从材料手册查得角钢面积A=19.2cm2；许用拉应力，1=160MPa=160N/mm2，焊缝许用切应力，=100MPa=100N/mm2，角钢的允许载荷为F=A，1=1920mm2*160N/mm2=307200N 假定接头上各段焊缝中切应力都达到焊缝许用切应力值，即=，。若取K=10mm，用焊条电弧焊，则所需的焊缝总长度为 L=439mm 角钢一端的正面角焊缝L3=100mm，则两侧焊缝总长度为339mm。根据材料手册查得角钢的拉力作用线位置e=28.3mm，按杠杆原理，则侧面角焊缝L