材料力學(xué)性能ppt課件(2)-展示頁
2025-05-10 00:02本頁面
【正文】 焊接殘余應(yīng)力的作用與平均應(yīng)力相當(dāng)，二者的區(qū)別僅在于：平均應(yīng)力在加載過程中是不變的，而焊接殘余應(yīng)力在加載過程中會(huì)逐漸釋放，因此其影響也逐漸減小。 由斷口照片可見：裂紋源在補(bǔ)強(qiáng)板焊縫靠近內(nèi)側(cè)的端部；此外 ， 沿焊縫還有許多 “ 臺(tái)階 ” ， 這是焊趾部許多微小缺陷引起的多條裂紋擴(kuò)展形成的 。該構(gòu)架于 2022年 8月進(jìn)行 A4修程時(shí)對(duì)定位座實(shí)施了補(bǔ)強(qiáng)處理，于 2022年10月 16日發(fā)生斷裂事故，僅運(yùn)行了一年多。熔渣楔塊的平均尺寸為 ，咬邊深度在 ，它們是一般探傷方法不能檢查出來的微小缺陷。 260 圖中 b） 71177。 260 圖中 a） 118177。 圖 510中示出了三種十字接頭型式 。如果焊縫的計(jì)算厚度 a與板厚 t之比 a/t＜ ～ ,一般斷于焊縫。其應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)比對(duì)接接頭高。見圖 58和表 53 。 a）等截面板搭接 b）不等截面板搭接 圖 56 側(cè)面搭接焊縫應(yīng)力分布圖 1. 各種端焊縫型式的搭接接頭，其疲勞極限與焊縫兩直角邊的比值和機(jī)加工情況有關(guān)。 （二）搭接接頭 搭接接頭中的工作應(yīng)力分布見圖 56所示。 圖 54 對(duì)接接頭中工作應(yīng)力的分布 0?0? 影響橫向?qū)雍缚p應(yīng)力集中的主要因素是焊縫余高 h和過渡處半徑 r，見圖 35 。 （一）橫向?qū)咏宇^ 圖 54中示出了橫向?qū)咏宇^中的工作應(yīng)力分布。由于所有的焊接接頭不可避免地是應(yīng)力集中點(diǎn)，自然，疲勞破壞很可能發(fā)生在接頭部位。 a) b) 圖 52 縱向?qū)雍缚p疲勞裂紋部位 3．角接焊縫 角接焊縫的破壞形式有以下幾類： （ 1）在不承載的橫向角焊縫中，疲勞裂紋發(fā)生在焊趾處，見圖 53（ a）中①； （ 2）對(duì)于承載的橫向角焊縫，裂紋起始于焊趾①或焊根②，見圖 53（ b）； （ 3）對(duì)于承載和不承載的縱向角焊縫，裂紋都起始于焊縫兩端① ② ，見圖 53（ c）、（ d）。 a) b) 圖 51 橫向?qū)咏宇^ 疲勞裂紋部位 2．縱向?qū)雍缚p 外力方向與對(duì)接焊縫平行，焊縫表面的波紋與應(yīng)力方向垂直，疲勞破壞將從缺口最嚴(yán)重的鱗紋處開始，或者在更換焊條的那一點(diǎn)，見圖 52 a)。這是因?yàn)?，焊縫處存在應(yīng)力集中、焊接缺陷、殘余拉伸應(yīng)力，以及焊趾處顯微組織粗化等，導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度下降，成為焊接結(jié)構(gòu)的疲勞薄弱環(huán)節(jié)。 5 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度 據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于疲勞而失效的金屬結(jié)構(gòu)中，90%為焊接結(jié)構(gòu)。5 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度 焊接作為現(xiàn)代理想的連接手段，與其它連接方法相比，具有經(jīng)濟(jì)、靈活的突出優(yōu)點(diǎn)，因此，各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都大量地采用焊接結(jié)構(gòu)。但是，許多運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)或承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)，在交變載荷作用下，即使在低應(yīng)力下也容易產(chǎn)生疲勞斷裂。一般情況下，焊接接頭承受靜載的能力并不比母材低，而承受動(dòng)載荷的能力卻遠(yuǎn)低于母材。 各種焊接接頭的疲勞破壞形式 1．橫向?qū)雍缚p 在沒有焊接缺陷時(shí)，帶有余高的橫向?qū)雍缚p，應(yīng)力集中主要發(fā)生在焊縫的焊趾和焊根處，所以疲勞破壞一般始發(fā)于此，見圖 51 a）和b）。 在梁的翼緣邊對(duì)接一個(gè)小附件，在焊縫端部形成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，因此裂紋常出現(xiàn)在焊縫端部，見圖 52 b）。 圖 53角接接頭的破壞形式 （黑點(diǎn)表示裂紋的開始點(diǎn)） ? 不承載的橫向角焊縫 ? 不承載的縱向角焊縫 橫向角焊的筋板 （縱向角焊的筋板） ? 承載的橫向角焊縫 ? 承載的縱向角焊縫 橫向角焊搭接 側(cè)向角焊搭接 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素 ? 應(yīng)力集中的影響 研究表明，一個(gè)結(jié)構(gòu)的疲勞特征主要決定于它所包含的應(yīng)力集中的嚴(yán)重程度。因此，應(yīng)力集中是影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的主要因素。 為名義應(yīng)力，在焊趾和焊根處都有一定的應(yīng)力集中。 圖 55 對(duì)接焊縫余高 h、過渡半徑 r與應(yīng)力集中系數(shù) Kσ的關(guān)系 表 51 如果使用機(jī)械加工方法將余高切除，則應(yīng)力集中可以大大減小，對(duì)接接頭的疲勞極限可以明顯提高，見表 51 接頭的表面狀態(tài) 對(duì)接接頭的疲勞極限 σ1 （ MPa) 母材軋制狀態(tài) 225～ 235 橫向?qū)雍附討B(tài) 117～ 127 橫向?qū)觾擅婕庸? 215～ 225 縱向?qū)雍附討B(tài) 但當(dāng)焊縫帶有嚴(yán)重缺陷或未焊透時(shí)，其缺陷或未焊透處的應(yīng)力集中要比焊縫表面的應(yīng)力集中嚴(yán)重得多，這時(shí)焊縫表面進(jìn)行機(jī)械加工則是毫無意義的。搭接接頭的應(yīng)力集中比對(duì)接接頭嚴(yán)重，因此其疲勞強(qiáng)度也比對(duì)接接頭低得多。 搭接端焊縫 兩直角邊比 疲勞極限 σ 0（ MPa） 母材 200 1．直角邊比 1： 1 80 2．直角邊比 1： 2 97 3．焊縫經(jīng)機(jī)械加工 102 4．蓋板直角邊比 1：，經(jīng)機(jī)械加工 200 表 52 2．側(cè)焊縫形式的搭接接頭，無論是受到拉壓或彎曲載荷，其疲勞強(qiáng)度都比端焊縫低。 材料 應(yīng)力比 疲勞極限（ MPa） a) b) c) 碳鋼 σ b=432MPa σ s =262MPa 0 70 80 90 1 34～ 43 40 50 表 53 a) b) c) 圖 58 側(cè)焊縫搭接接頭 （三） T形（十字）接頭 圖 59中示出了 T形（十字）接頭的工作應(yīng)力分布。 a) 未開坡口角焊縫構(gòu)成的接頭 b) 開 K形坡口角焊縫構(gòu)成的接頭 圖 59 T形（十字）接頭的應(yīng)力
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