钢结构的焊接缺陷对构件动力特征的影响

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1、第7卷第2期Vo1．7No．22015年4月Apr．2015钢结构的焊接缺陷对构件动力特征的影响魏科丰(长江大学工程技术学院，荆州434023)【摘要】钢结构焊接损伤即在焊接过程中由于大量的瞬时热量输入，焊后会产生部分焊接缺陷，这些焊接缺陷包括：残余应力、气孔、夹杂、咬边、裂纹等。焊接缺陷将给钢结构的整体受力性能、疲劳强度和稳定性带来不利影响。特别是在地震荷载、冲击荷载等动力荷载作用下影响较明显，使得钢结构的安全性有一定的降低。本文总结了钢结构在焊接过程中可能存在的焊接缺陷问题，专门针对焊接不饱和问题提出通过构件

2、在不同焊接率情况下的动力特性试验来研究不饱和焊接对钢结构构件动力特性的影响，为了分析不同支座对试验结果的影响，对焊接率分别为17．3％、33．3％、40％、65．3％、70％、100％共五种不同焊接长度的钢梁进行模态分析，采集了部分模态数据，并与完全焊接的工字钢梁进行对比分析，得出了不同的焊接率对钢结构构件动力特性的影响结论，为钢结构的设计施工提供了理论和实验依据。【关键词】焊接残余应力；动力特性；模态分析【中图分类号】TU311．3；TU391：TU758．11【文献标识码】A【文章编号】1674—7461(2

3、015)02—0113—05钢结构构件在焊接过程中会由于各种原因存小，降低承载力，气孔过大甚至降低焊缝的强度，破在缺陷，焊接缺陷将直接导致焊接接头承载力下坏焊缝金属的致密性。降，从而影响到整个钢结构构件的安全使用。焊接1．2夹渣和咬边缺陷在整个焊缝中都可能存在，一般分为外部缺陷形成夹渣的主要原因是在焊缝金属中残留有非和内部缺陷，常见的焊接缺陷有未焊透、未熔合、气金属杂质，坡口角度或焊接电流太小或焊接速度过孔、夹渣、焊接裂纹、焊瘤、弧坑等，还有可能出现焊快，夹渣会直接降低焊缝的密实性和强度。在实际工缝外形尺寸和形状

4、不符合设计要求。焊接缺陷对程中，使用酸性焊条焊接时由于电流太小以及使用焊钢结构的整体稳定性、承载力及抗震性、延性等都条不当容易形成“糊渣”，使用碱性焊条时由于电弧有很大影响，本文重点考虑了焊缝尺寸缺陷引起的过长或者操作时极性不正确同样会造成夹渣。所谓动力特性影响，然后利用模态分析技术对整个试验咬边就是焊接过程中在焊缝边缘留下的凹陷，主要原过程进行了分析，得出了一些有价值的结论，为钢因是焊接时电流过大，操作焊条的速到过快，电弧拉结构优化设计提供了依据。得太长或在焊接时焊条角度不当等。咬边最大的危害是减小了钢结构接头

5、的工作截面，在承受外荷载1焊接缺陷的分类时，容易在咬边处形成应力集中，导致结构的破坏，在1．1气孔承受动荷载和重要的结构中一般不允许咬边的存在，钢结构在焊接过程中由于坡口边缘不清洁，有或对存在的咬边深度有所限制。油污、锈迹和水分，这些都能导致熔池中的气泡在1．3焊接过程中未焊透、未熔合的问题凝固时不能完全逸出而形成孔穴，这些孔穴称为气所谓未焊透就是在焊接过程中接头部位没有完全孔。此外焊芯锈蚀、未按照规定焙烘焊条、电弧过熔透的现象，未熔合指焊缝金属间局部未熔透的现象。长，焊接速度过快都可能在焊接过程中形成气孔，这两

6、种情况都是比较严重的焊接缺陷，因为会导致焊气孔使得钢结构构件之间的焊缝有效连接截面变缝出现不连续或突变，使得焊缝的强度大大降低，严重【作者简介】魏科丰(1981一)，男，汉族，硕士，讲师。主要从事土木工程专业的教学与科研工作。时甚至引起裂纹。产生的主要原因是焊条直径太大、矩阵，最后求解特征值来确定系统的模态参数。试电流过小、速度太陕或者坡口角度太小，同时在焊接过验模态分析刚好相反，其核心是模态参数识别，主程中焊件坡口表面存在氧化膜、油污、操作焊条时运条要基于系统响应和激振力的动态测试，由系统输入手法不当都会造成未

7、焊透、未熔合的问题。(激振力)和输出(响应)数据，经信号处理和参数识1．4焊接裂纹别确定系统的模态参数。焊接裂纹一般分为热裂纹和冷裂纹，所谓热裂2．2模态分析参数识别方法纹就是焊缝金属在由液态到固态的结晶过程中产模态分析从本质上说是一种参数识别方法，模生的裂纹，这种裂纹焊接后立即出现，在焊缝中心态试验就是通过采集数据然后对其处理和分析，从比较多见，分布主要沿着焊缝长度方向，其裂口大而寻求“模态参数”的过程。通过试验采集系统的部分贯穿构件表面，裂纹末端近似圆形，主要原因输入输出信号，经过参数识别获得模态参数，振动是

8、焊接熔池中部分杂质熔点低，因此结晶凝固比较测试就是通过传感器、放大仪器来测量工程结构在晚，导致其塑性和强度都较低，硫、铜等杂质在焊条外界激励或运行工况中其重要部位的位移、速度、中达到一定含量也会产生热裂纹。冷裂纹和热裂加速度等运动量，从而了解结构的工作状态，本试纹不同，它主要出现在冷却过程或冷却以后，出现验采用的模态参数识别方法为频域识别法。时间比热裂纹出现要晚，也有可能