第一节焊接接头的工作应力分布

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1、第一节焊接接头的工作应力分布一、焊接接头的基本形式焊接接头是指用焊接方法连接的接头（简称接头）。焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区和母材。焊接接头的种类和形式很多，可以从不的角度将它们加以分类。例如可按所采用的焊接方法、接头构造形以及坡口形状、焊缝类型等来分类。根据所采用的焊接方法不同，接接头可以分为熔焊接头、压焊接头和钎焊接头三大类。这三大类头又因采用的具体焊接方法不同而可进一步细分。根据接头的构造式不同，焊接接头可以分为对接接头、T形（十字）接头、搭接接、角接接头和卷边接头。1．对接接头在同一平面上

2、，两板件端面相对焊接而形成的接称为对接接头，如图4-1-1所示。2．搭接接头两板件部分重叠在一起进行焊接而形成的接头称搭接接头，如图4-1-2所示。图4-1-1对接接头图4-2搭接接头3．T形接头一板件与另一板件相交构成直角或近似直角的接称为T形接头，如图4-1-3所示。4．角接接头两板件端面构成直角或近似直角的连接接头称为接接头，如图4-1-4所示。图4-1-3T形接头图4-1-4角接接头5．卷边接头焊件端部预先卷边，在卷边处进行焊接的接头称为卷边接头，如图4-1-5所示。图4-1-5卷边接头二、焊接

3、接头的基本力学性能传统上把在常压和自然环境温度范围内进行的与超载变形、断裂和脆断有关的力学性能称为材料和焊接接头的力学性能。断裂力学出现以前，经常只把拉伸、弯曲和冲击试验所测取的材料性能，称做材料的基本力学性能。随着断裂力学的发展及其在工程中进行安全评估的日益普遍应用，断裂韧度也被列入基本力学性能的范围。焊接接头基本力学性能的测试以及用其作为强度设计的依据进行安全评估比较复杂，主要原因是焊接接头的形状不连续性，焊接缺陷、焊接残余应力、焊接变形以及焊接接头各区的组织结构和性能的不均匀性。对异质材料的焊接接

4、头，除上述力学性能不均匀外，接头各部分的其他物理性能有时也可能存在较大差别。这些都经常导致焊接接头力学性能测试结果有较大的分散性，甚至对相同接头，由于测试细节的不同，不同的测试者之间也可能得出具有显著差别的试验结果。以下内容将针对焊接接头的这个特点，阐述接头力学性能。1．拉伸性能(1)母材拉伸性能母材金属沿纵向、横向和厚度方向（Z向）的性能是不一样的。沿三个不同方向切取的拉伸试样（图4-1-6）可测取母材沿三个方向的强度和塑性。按13GB/T228--1987《金属拉伸试验法》加工试样和进行拉伸试验。试

5、验结果绘成图4-1-7所示的工程应力-应变图，其中纵坐标表示应力（σ），横坐标表示应变(ε)。由拉伸试验可以测取材料的规定弹性极限σe，比例极限σp，屈服强度盯。和抗拉强度σs。对于具有上屈服点（σsu）和下屈服点（σsl）的材料（图4-1-7b），称下屈服点σsl为该材料的屈服强度。在没有明显屈服平台的情况下(图4-1-7c)，习惯上用σ0.2（取对应于试件卸载后产生0.2%的残余线应变时的应力值作为材料的屈服极限）代表材料的屈服点。图4-1-6三个方向拉伸示意图L—纵向拉伸试样T—横向拉伸试样Z—Z

6、向拉伸试样图4-1-7工程拉伸应力-应变图a)带有屈服平台b）带有上、下屈服点c）没有屈服平台在拉伸试验中，试件断裂后，变形中的弹性部分回复而消失，但塑性部分则遗留下来。工程中常用的两个塑性指标是伸长率δ和断面收缩率Ψ。一般材料沿纵向的拉伸性能稍优手横向，但随着现代钢铁工业的进步，材料本身纵横向的拉伸性能的差异逐渐减少。沿厚度名方向的拉伸试验结果有较大的分散性，2向拉伸性能较大地取决于材料的杂质成分及其加工过程。很多材料的z向拉伸强度可能稍低于其他两个方向，但z向拉伸的塑性却显著低于其他两个方向。z向拉

7、伸经常用来评价材料对于垂直表面受拉力的焊接结构的适用性。现代焊接性研究中，z向拉伸测试的δ和Ψ还被作为钢材层状撕裂敏感性的度量。(2)焊缝金属和焊接接头的拉伸性能焊缝金属拉伸试样的受试部分应全部取在焊缝中(图4-1-8)，试板的焊接应与实际工程焊接条件相同。由于焊缝各层性能是不完全相同的，因此焊接接头力学性能试件的取样应严格按标准GB/T2649—1989进行，否则将降低试验结果的可比性。焊缝金属的拉伸试验方法按GB/T2652—1989《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》进行。测试项目和母材拉伸试验完全相同

8、。焊接接头拉伸试样包括了母材、热影响区、熔合区和焊缝四部分，常用的横向和纵向两种形式焊接接头的拉伸试样，如图4-1-8所示。焊接接头横向拉伸试验按GB/T2651—1989《焊接接头拉伸试13验方法》进行。其主要特点是受试区所包含焊缝＼，广——、——]《](CCC《C(~《t(~《~~qc~"(ICl('《L￡王王=LJ“(l.j-,___.Ji'图4-1-8典型的三种焊接拉伸试样1--焊缝金属拉伸试样2--接头横向拉伸试样3--接头纵向拉