焊接接頭工作應(yīng)力分布

1、材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：劉玲班級(jí)：材料91學(xué)號(hào)：09021004成績(jī)：實(shí)驗(yàn)名稱焊接接頭工作應(yīng)力分布實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夂附咏宇^由于焊縫外形尺寸的改變和工藝缺陷等原因引 起的應(yīng)力集中。掌握焊接接頭工作應(yīng)力分布的測(cè)量原理與分析方 法。通過(guò)焊接CAA軟件觀摩，熟悉焊接接頭工作應(yīng)力分布規(guī)律及其 影響因素。了解數(shù)值計(jì)算在焊接接頭性能研究中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備材料試驗(yàn)機(jī)一臺(tái)靜態(tài)應(yīng)變儀一臺(tái)電阻應(yīng)變計(jì)若干片低碳鋼模擬對(duì)接接頭試件一塊計(jì)算機(jī)一臺(tái)ANSYS 軟件實(shí)驗(yàn)原理圖CM-1A-10型數(shù)字靜態(tài)應(yīng)變儀原理框圖測(cè)量橋路示意圖試樣示意圖模擬焊接接頭試樣尺寸及測(cè)點(diǎn)分布示意圖數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果 原始數(shù)據(jù)見(jiàn)附表焊接接頭微應(yīng)變平均分布測(cè)試

2、表荷應(yīng)變（X -6） 試樣編號(hào)10kN20kN30kN40kN50kN174.5159.5233308.5380259.5121.5182242298363126.5191253.5313.5470139209277.5344.5565.5132198.5262.5327.5673149223.5294362779.5157232.2307377.5874146.5221299.5380.5974149.5223.5300380由以上數(shù)據(jù)可得應(yīng)變-位置曲線如下根據(jù)公式S =E-e可得如下數(shù)據(jù)10kN 20kN 30kN 40kN 50kN根據(jù)以上數(shù)據(jù)可做應(yīng)力-位置曲線如下:115.6433.5

3、48.9364.7879.8212.525.5238.2250.8262.58313.2326.5640.1153.2465.84414.729.1943.8958.2872.34513.7627.7241.6855.1268.78615.3331.2946.9461.7476.02716.732.9748.7664.4779.28815.5430.7646.4162.979.9915.5431.446.946379.8思考題：測(cè)量工作應(yīng)力的主要方法有哪些？電測(cè)法的特點(diǎn)是什么？答：主要方法有電測(cè)法、光測(cè)法、脆性涂層法、網(wǎng)格法等實(shí)驗(yàn)方法和有限差分法和有 限單元法等數(shù)值計(jì)算方法。電測(cè)法的主要特點(diǎn)是

4、將機(jī)械信號(hào)（應(yīng)變信號(hào)）轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，即把感受元件（應(yīng)變片） 粘貼到需要測(cè)量的部位當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用后，應(yīng)變片和工件一起變形（深長(zhǎng)或縮 短），應(yīng)變片柵的長(zhǎng)度、截面均發(fā)生改變，導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化，使原來(lái)保持平衡狀 態(tài)的橋路處于不平衡狀態(tài)。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻器使橋路建立新的平衡狀態(tài)，在數(shù)字顯 示器上可直接讀出應(yīng)變數(shù)值。然后由應(yīng)變數(shù)值，利用胡克定律即可得到測(cè)量部位的應(yīng) 力大小。造成焊接接頭應(yīng)力集中的可能因素有哪些？答：a.焊縫中的工藝缺陷，如氣孔、夾渣、裂縫和未焊透等，其中裂紋和未焊透引 起的應(yīng)力集中嚴(yán)重。上不合理的焊縫外形，如對(duì)接焊縫加厚高過(guò)大，可形成較大的應(yīng)力集中。c.設(shè)計(jì)不合理的焊接接頭，如接頭

5、截面的突變，加蓋板的對(duì)接接頭等，會(huì)造成嚴(yán)重 的應(yīng)力集中。焊縫布置不合理也可能引起應(yīng)力集中。應(yīng)力集中會(huì)給焊接結(jié)構(gòu)帶來(lái)哪些不利影響？如何改善？答：不利影響：1.使構(gòu)件變形，如有些設(shè)備的機(jī)架在應(yīng)力沒(méi)有消除前就進(jìn)行加工，在 后續(xù)的使用過(guò)程中由于機(jī)架變形而不能使用；2.過(guò)大的應(yīng)力甚至?xí)?dǎo)致焊點(diǎn)拉裂，造 成安全隱患。改善措施：1.正確選用材料：（1）接頭各部分的要求；（2）不能盲目選用高強(qiáng)度材料; 2.采用合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）減少應(yīng)力集中；（2）盡量減小結(jié)構(gòu)剛度；（3）不采 用過(guò)厚的截面；（4）重視附件和不受力的焊縫設(shè)計(jì)；（5）減小和消除焊接 殘余應(yīng)力。應(yīng)用CAA分析焊接接頭工作應(yīng)力分布有何優(yōu)越性？答：可以在較短的時(shí)間內(nèi)測(cè)量多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的應(yīng)變值，精度也比較高，可重復(fù)性強(qiáng)，誤 差比較小。采用有限單元法剖分單元時(shí)，應(yīng)考慮的主要問(wèn)題是什么？答：將研究對(duì)象在時(shí)間和空間上進(jìn)行分離，建立單元關(guān)系，集合所有單元的關(guān)系式得 到與有限個(gè)離散點(diǎn)相關(guān)的總體關(guān)系式；給定實(shí)際情況的初始和邊界條件，求解個(gè)節(jié)點(diǎn) 的