材料力學(xué)性能ppt課件(2)-閱讀頁
2025-05-16 00:02本頁面
【正文】 第二種辦法是采用自動焊工藝，可以避免起弧 — 熄弧位置出現(xiàn)缺陷，試驗(yàn)結(jié)果為 2 106次循環(huán)時(shí)其疲勞強(qiáng)度達(dá)到 150MPa～ 185MPa。其中， B型細(xì)節(jié)把加強(qiáng)筋焊到受拉翼緣（下翼板）上，此時(shí)疲勞破壞發(fā)生在翼緣上。 圖 519 腹板加強(qiáng)筋細(xì)節(jié) 圖 519中其它六種細(xì)節(jié)是把加強(qiáng)筋焊到腹板上，或是焊到腹板和受壓翼緣上。 ?拼接接頭細(xì)節(jié)的影響 圖 520中列出了幾種拼接接頭細(xì)節(jié) 圖 520 幾種拼接接頭細(xì)節(jié) 2 106次 A B C 120 145 178 型式 拼接接頭 疲勞強(qiáng)度 （ MPa） 型式 拼接接頭 疲勞強(qiáng)度 （ MPa） 2 106次 134 159 159 D E F 一般，沒有邊孔的拼接接頭，大部分破壞發(fā)生在焊趾上，或者在焊縫缺陷處，當(dāng)有邊孔時(shí)，在角焊縫端部或邊孔周圍的那些小缺口上，應(yīng)力集中導(dǎo)致低的疲勞強(qiáng)度，見圖 521。 將焊縫余高機(jī)加工平滑，疲勞強(qiáng)度能增加到幾乎和母材金屬一樣。打磨時(shí)需要像圖 523中 B那樣，深入到板材表面下（下凹 ），排除焊趾缺陷，其疲勞強(qiáng)度可提高 70%左右；若象 A這種磨削，疲勞強(qiáng)度增量只有 30%左右。 4．對于附連板縱向?qū)雍缚p端部的機(jī)加工處理也有兩種方法，見圖 524。疲勞強(qiáng)度改善的效果見表 57。 ? 最適合處理與應(yīng)力方向垂直的橫向焊縫，試驗(yàn)證明，疲勞強(qiáng)度增加 25～ 75%。研究表明：噴丸硬化可以得到 左右的硬化層和殘余壓應(yīng)力 ，疲勞強(qiáng)度改善量為 33～ 37%。 ? 塑料涂層的作用，主要是由于塑料里的碳鏈與金屬表面相互作用，有防腐作用，延長裂紋的萌生壽命。 疲勞裂紋實(shí)例分析 一、彈簧托梁疲勞裂紋分析 1．彈簧托梁的結(jié)構(gòu)（見圖 1 ） 為防止搖枕與彈簧托梁發(fā)生相對運(yùn)動，在彈簧托梁上設(shè)有橫向拉桿座，通過橫向拉桿與搖枕連接。 圖 3 2．疲勞裂紋情況 該車 2022年 6月－ 9月投入運(yùn)用后，經(jīng)過一年多于 2022年 11月 9日在小筋板與彈簧托梁立板連接焊縫端頭發(fā)現(xiàn)一起疲勞裂紋， 12月初在小筋板部位又發(fā)現(xiàn) 3起裂紋，見圖 4所示，圖 5為裂紋部位放大圖。這兩點(diǎn)可能就是引起疲勞裂紋的主要原因。打磨部位和要求見圖 6所示。 ② 采用有限元方法計(jì)算彈簧托梁上的應(yīng)力狀態(tài)。 ? 經(jīng)計(jì)算得出原結(jié)構(gòu)彈簧托梁上的應(yīng)力分布，見圖 7。 4．確定橫向拉桿座改造方案 根據(jù)對裂紋原因的分析、計(jì)算結(jié)果，提出三個(gè)改造方案。小立板內(nèi)側(cè)面距離 140mm，小立板長、高均為90mm，單側(cè)坡口，如圖 8所示： 圖 8 改造方案一 改造方案一有限元計(jì)算結(jié)果示于圖 9。 圖 10 改造方案二有限元計(jì)算結(jié)果示于圖 11。打磨后焊縫與母材圓滑過渡，探傷檢查無裂紋。同時(shí)，在槽鋼內(nèi)側(cè)加焊兩個(gè)筋板，筋板尺寸 120x80（三角形直邊尺寸），厚度 10mm，高度方向距離槽形梁鋼底面 59mm（與孔中心平齊）加焊后筋板端頭打磨，如圖 12所示： 圖 12 改造方案三有限元計(jì)算結(jié)果示于圖 13。 取消原內(nèi)、外筋板，并切割立板十分麻煩，且易損壞槽形鋼。 綜合評價(jià) 疲勞強(qiáng)度改善不明 顯 疲勞強(qiáng)度改善有一定效果，但改造工藝麻煩。 共同措施：對各筋板角焊縫端部進(jìn)行打磨使焊縫與母材圓滑過渡； 焊縫打磨后探傷檢查無裂紋； 盡量將焊縫布置在應(yīng)力較小的部位。裂紋發(fā)生車都是在 1994年 和 1995年以后生產(chǎn)的，裂紋發(fā)生時(shí)間均在車輛廠修后 1～ 2年左右，即新造出廠10年左右。 圖 1 油箱吊梁裂紋實(shí)物照片 2．裂紋原因分析 （ 1）油箱吊梁與中梁下翼板連接部位為搭接接頭，均為短焊縫，起、落弧較多，焊接質(zhì)量差（見裂紋圖）。 （ 2）油箱吊梁沿襲傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，只考慮了垂向載荷和橫向載荷、滿足靜強(qiáng)度要求。 3．補(bǔ)強(qiáng)措施 通過初步分析，擬定了補(bǔ)強(qiáng)措施：加兩塊水平筋板，焊在中梁腹板與吊梁腹板上，見圖 2 所示。 采用有限元方法對油箱吊梁原結(jié)構(gòu)與補(bǔ)強(qiáng)后進(jìn)行強(qiáng)度校核，結(jié)果列于下表。 ? 橫向應(yīng)力分量是垂直于裂紋方向（垂直中梁）的應(yīng)力，由計(jì)算結(jié)果可見：縱向載荷對該應(yīng)力分量的貢獻(xiàn)最大，是導(dǎo)致油箱吊梁裂紋的主要載荷。 4．補(bǔ)強(qiáng)措施的實(shí)施方案比較 方案一，見圖 3 圖 3 油箱吊梁補(bǔ)強(qiáng)實(shí)施方案一 方案二，見圖 4 圖 4 油箱吊梁補(bǔ)強(qiáng)實(shí)施方案二 5．施工說明 鑒于油箱吊梁結(jié)構(gòu)增加補(bǔ)強(qiáng)板時(shí)，施焊工藝條件較差，易導(dǎo)致各種焊接缺陷，由此造成的應(yīng)力集中將嚴(yán)重影響其疲勞強(qiáng)度和壽命。 2）檢查油箱吊梁與中梁連接焊縫，清理焊瘤、焊渣，對于焊角不足、漏焊、焊縫不良等處重新補(bǔ)焊。保證焊透、起落弧避免產(chǎn)生焊接缺陷、焊縫平滑過渡，焊趾部和焊縫端頭打磨。干燥后，分兩次噴涂阻尼防腐涂料，涂層總厚度不小于 4mm。 思考題 1. 簡要說明疲勞破壞與靜力破壞的本質(zhì)差別。 3. 從斷口特征上如何判斷疲勞源，進(jìn)而分析疲勞斷裂的原因？ 4. 什么是材料的疲勞強(qiáng)度？某材料的零件發(fā)生疲勞斷裂后，沒有條件試驗(yàn)得出其 SN曲線，如何確定該零件的疲勞強(qiáng)度？ 5. 什么是損傷？用公式表達(dá)疲勞損傷是可以累積的。 7. 對接、搭接和角接接頭的疲勞裂紋常常發(fā)生在哪里？為什么角接接頭的疲勞裂紋常常發(fā)生在焊趾處？ 8. 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度有哪些工藝措施？ 上述第 7和 8為
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1