圆筒环缝对接焊应力与变形的分析

《圆筒环缝对接焊应力与变形的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期化工机械153圆筒环缝对接焊应力与变形的分析lf(连云港市圭化塑工高垒等专科学校)丁、。b摘要利用柱壳理论的近似计算方法，对薄壁圆筒环向对接焊缝的应力与变形进行了分析讨论，定量地给出了焊后残余应力与变形随筒体尺寸及焊接条件而变化的规律。关键词垄竖生皇生与釜兰匙事摇，；}6王篾，在化工容器与设备的生产制造中，圆筒环向RdO一(R—wo)dOWoEO。。RdO。。R对接焊缝是重要的焊接接头形式之一。这种接头即wo=oR焊后的残余应力与变形．直接影响到结

2、构的制造式中R为圆筒中面半径(图1)。如在该脱离和使用，因而一直被人们所重视。本文试利用容体内表面假想地施加一个均匀的压力口o，使其恢器柱壳的近似计算理论．对薄壁圆筒单道环向对复到焊前的形态，脱离体内部的环向应力却为初接焊缝焊后的应力与变形，进行了简化计算分析，始应力值d0，则口。为：定量地给出了它的变化规律。1建立模型：去inc?d~=根据焊接应力与变形理论，平板单道对接焊即口0=ot／R缝可以看成用线热源一次焊成的焊缝。因此，在不考虑施焊过程的时问因素时，其焊后应力可认为是沿焊缝方向的单向应力状态。根据总

3、应变量面积相等及相对焊缝中心线的面矩相等的原则，可将焊缝的残余应变的实际分布，简化成在宽度为2c的塑性变形区内有均匀的等效初始应变值e。，相应地就有初始计算应力值。。对于一般结图l中面法向位移构钢，在大宽度平板对接焊缝中，so≥e，通常取式中t为筒体壁厚(图2)。但是该脱离体0=E。，因此有d0=d。o可由理论计算或实验(2c部分)实际上与筒体是一个整体，也没有口。测得。对于簿壁圆筒，当其直径比较大时，其环向的作用。因此．对于薄壁圆筒环向对接缝的应力对接缝就趋于平板的对接焊缝。和变形分析，可建立这样一个力学模

4、型：设想使圆焊缝区的应力与变形，是由于焊缝区在宽度筒上焊缝区的2c部分与作用有qo的脱离体的效为2c内的塑性收缩变形引起的如假设宽度为果相同(等效)，可在筒体上2c部分的外表面施加2c的焊缝区是与筒体之问没有任何联系的脱离一个均匀的压力q：#ot／R，如图3所示。即在筒体，则该区的塑性收缩变形就不受任何约束，此时体的2c部分建立一个有初始环向应力=d0(没该区仅有变形，役有应力产生，即环向应力却：有初始应变)的力学模型。于是，圆筒在q作用0。根据等效的初始应变值so，该脱离体中面上下产生的应力和变形与环向对接

5、缝I起的应力和每一点的塑性收缩变形(法向位移)的大小wo变形是等效的为：·季润东，男．1941年l0月生，副教授，化机基础教研室主任。江苏省连云港市，222001。维普资讯http://www.cqvip.coml54化工机械1999年目向位移W为：P=e一(sin+cos)(1)式中：【1I{；t2R2。=；图2内力分析固——泊松比。将式(1)应用到图3所示载荷上，在2c宽度2变形分析根据弹性力学的柱壳理论，在圆筒某一截面上，均匀压力q所引起的变形可通过积分求得。在位于2c以内的K截面上(图5a)有：上受有

6、沿环向均匀分布载荷P(图4)所产生的法=e(s⋯e+e(s叫+cosd叫q=4D[2一e‘cos(C+X)一e一‘⋯c∞(c—)]82：而aoR[2e。^(⋯)cosX(c+)一=aoR[一2Ee"aO'-~)cosA(一c)一一代aoR～㈤“⋯卜e。”“⋯”由式(4)矗，与筒体材料(E栅)、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期化工机械155半径、壁厚f及焊接线能量(宽度2c)有关。若GPa，=0．3，如图6所示一随R、c的增加而以低碳钢材料为例，取o==240MPa，E=210增大

7、；随￡的增加而减小。R／×10—m-xl0—2m，J0一?131a．与R的关系b．与c的关系c．～与的关系图6～与R、c、的关系曲线3应力分析~70x-警(7)根据柱壳轴对称的弯曲问题，筒体横截面上的弯矩帆=一Dd2w／dx。因此，由式(2)、(3)可因而在2c范围内，中面上的环向应力为：求得轴向弯矩为：-t70-t70x-E(8)'rot=[e⋯)s1m(c—)+将式(2)代人式(7)和(8)，且当=0时有4．=(1一eC06)(9)e’(⋯)sin(c+)](5)一∞一a'0一e—cosc(10)=[em

8、川s_m(+c)一仍以低碳钢材料为例，如图7所示。a0一随e一(x-c)six(—c)](6)R、￡的增加而增大；随c的增加而减小。当c较在2c宽度内，由于简体产生的法向变形，大，R、f取值较小时，～要改变符号，出现波浪在中面上释放出的环向应力为：形变化(图7a和b)。=l0R／cIT]，／cma．‰与的关系b．即～与l的关系c．却～与c的关系图7田一与R、c、f的关系曲线在2c宽度以内，筒体横截面