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1、填角斜焊缝拉断实验与分析《广西机械'2001年第3辫前言填角斜焊缝拉断实验与分析袁爱羹高中膏莫建文罗红萍(广西工学院机械系,广西柳州545006)摘要:从理论上推导了填角斜焊缝受拉力作用时危险截面的方位,介绍1与理论计算相符的实验结果,得出了与传统规定不相符的一些结论.关键词:焊联接}填角斜焊缝}拉断实验{强度计算中图分类号:TG407文献标识码:A文章绾号:1004--2148(2001)03—23—03在对接与填角两类焊缝中,对接焊缝受载时的应力状态简单.强度计算式易于推导,而填角焊缝危险截面的应力分布复杂.因此严格说来-推导此类焊糍的强度计算式也就麻烦得多.为了简化
2、计算,通常认为,无论受载如何,填角焊糍的危险截面都在与联接基面成45处的地方,并且一律按切应力计算其强度"].笔者认为,既然填角焊糍危险截面处的应力分布复杂,因此单纯用切应力进行强度计算就未必合理,而且危硷截面一律取在45处也未必符合实际.为此,笔者专门针对填角端焊缝和侧焊糍两种情形,作了一系列的拉断实验.发现蜡焊慧的新裘面与联接基面成28左右,不符合传统的规定,翻焊羹姑基本保持为45.与传统的规定相符乜].受拉力作用的端焊缝与侧焊缝是两种饭情形,那么介于两者之间的斜焊慧情形如何呢?奉文研究了这一问题.l填角斜焊缝危险截面方位分斩两板搭接时,上下焊缝均与板蛸央?角,蕾在拉
3、力F作用下,焊缝断裂面与联接基面成口角.对照文献[2],该截面上应有正应力和切应力r.由于此截面的切向与F不一致.故其切应力又可一分为二为r上和r∥.如图1所示.图1斜焊缝应力分析图2为焊缝的截面图,通常为等腰三角形,焊脚长,截面高度为t,则作者简介袁爱鬣(1963--).女.广西柳闸市人.广西工学院讲师.主要从事机城原理,机械设计教学和辩研工作.基金项目广西工学腕1999年度辩研基金资助项目.收稿日期.20o0—07—16田2壤^焊t●蠢g3GuangxiMachineryNo?3,2001t一-—一(1)cosaJ-sin0由图1.为简便计,略去附加弯矩的影响,破裂截
4、面上任一点的各应力分量为:一一n0+cos0)一—i一一—面一一一n0+cos0)21K2一～z'ff…FsinaF—si—na(sin+∞s)——2/t——21K"式中:z为焊缝长度由于截面上同时作用有正应力切应力,因此.属于复合应力状态,应按第三或第四强度理论计算该截面的当量应力,即仉一√再(3)或仉一√干(4)(2)将式(2)分别代入式(3)和式(4),得仉=轰√oos(专sin20+sin.)+4[o(丢sin20+cos)+sin(sin0+eosa).]或一轰√oos2(丢sin20+sin.).+3[c.s(吉sin20+cos).+s_m(sin0+cos
5、a)]可见,当量应力仉是角度的函数.对式(5)和式(6)分别求导,并令案一o,则分别得两个超越方程:cosasin40--3cosasin020+2cosasin.(cos20+sTm20)+8cosaL-o@(cos20--sin20)+8sin.(cos0一sin0)一O(7)或Zoosasin40--2cosasin20+2cos.asin(co,20+sin20)+6eosZaeos(cos20--sin20)+6sin.(cos.一sin0)一0(8)对于不同的值,借助教值逼近法,我们不难求出满足式(7)或式(8)的值.这些值为焊缝中最大当量应力计算值所处截面与
6、联接基面之间的夹角图3为一a关系曲线由图可见,只有当a一9O?即侧焊缝时.才等于45.2实验验证2.1试件的制备实验用试件材料为Q235的扁钢,宽100mm,厚6ram.焊接接头加工平整.焊前试件经过校正使其平直,焊接接头经过清污处理,采用E4303焊条手工电弧焊制备试件,以15.为间隔制备了多种角度的斜焊缝试件如图4所示每条焊缝长度基本一致,约为50ram,焊缝饱满,无未焊透,夹渣,咬边等焊接缺陷.22焊缝拉断实验结果及分析所有拉断实验在1000kN的液压万能试验机上完成.焊缝断裂面方位角值用1型万能量角尺测量.考虑到断裂面的不整齐,因此,对断裂面各处进行测量,并取平均
7、值.实验结果见表1.24袁1焊缝受拉断裂面口角的宴测位(5)(6)焊缝式样值焊缝号断裂方位角日I28.35啪o.I27?58fE13I253915.I3S.22,I3OBJ30oI349I33.445.l34.9I46.2760.I456I48"14I【目9O.(退火)I47.48[2】F01020304050印70踟90围3一关系曲线围4试件F∞加∞加《广西机械》2001年第3期为了便于对照比较,将实验结果用"×表示并标注于图3上.由图可见,只有a=90唧侧焊缝情形,断裂面值接近45.,而其它焊缝基本上都在小于45.的截面上
