应变法测量焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度.pdfVIP

应变法测量焊接箱形梁焊缝材料的断裂韧度 王志海 殷玉枫 曾 光’ 翟甲昌 吉晓梅 1太原科技大学 太原 030024 2山西大学 太原 030006 摘 要：针对起重运输机械领域测量焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度研究方法少的问题，应用断裂力学、材 料力学和数值分析理论进行理论推导，得到 1种iJ!!Jl量焊接箱形梁焊缝材料断裂韧度 的试验新方法——应变法 ， 并采用该方法测量 j-Q235钢板制成的焊接箱形梁焊缝材料 的断裂韧度 ，为研究焊接箱形梁的裂纹扩展、载荷限 制和断裂判断 问题提供 良好 的支持 关键词 ：焊接箱形梁 ；焊缝 ；应变法 ；断裂韧度 中图分类号：TH215 文献标识码 ：A 文章编号：1001—0785 (2011)02—0071—03 Abstract：OnthebasisfJfthelimitedreseale·hmethodsof,’theineasul’eofthefracturetoughnessoftheweldingseam materialoftheweldedboxheam inthehoistingandt·()nv ingmachineDfield，thispaperperformsthetheoreticalderiva— tionwiththefracturemechanics，materialmechanicsandnumericalanalysistheoD,，andobtainsanewmethodfortesting theffa(t·uretoughnessoftheWeldingseam materialoftheweldedboxbeam，thestrainmethod，whichisthenadoptedto measurethefracturetoughnessoftheweldingsealnnmterialofthewehtedboxbeat,,nladewiththeQ235steelplate．This methodprovidesbettersupportofrthestudyofthecrackpropagation，loadlimitandfracturejudgmentoftheweldedbox beam． Keywords：weldedboxbeam；weldingseam；strainmethod；flacturetoughness 0 前言 1 应变法的理论推导 焊接箱形梁具有承载能力强 的优点，I六J此被 线弹性断裂力学把构件裂纹按力学特征分为 广泛用于起重机械领域，例如桥 门式起重机 、正 张开型 (I型)裂纹 、滑开型 (Ⅱ型)裂纹和撕 面吊、岸边集装箱桥式起重机等 。起重机焊接 开型 (Ill型)裂纹等。其 中 I型裂纹是构件在低 箱形梁普遍采用 Q235钢板，主要失效形式是箱体 应力状态下断裂的主要原L大I，是最危险的，也是 焊缝处开裂 ：正常工况下，箱形梁承受载荷时挠 断裂力学重点研究的裂纹类型，在工程 中应用最 度变化要求在弹性范围内，故采用线弹性断裂力 为广泛。根据起重机焊接箱形梁的受力特征，其 学研究焊接箱形梁焊缝处裂纹满足理论要求和工 裂纹可按 I型裂纹处理 ，在工程应用 中比较普遍 程要求。 目前 ，测量材料断裂韧度通常采用夏 比 和安全 ： 冲击试验 ，国内能进行夏 比冲击试验 的实验室很 如图 1所示 ，对于 I型裂纹 ，构件裂纹 的初 少 ，试验 费用高 ，耗时长 。因此 ，线弹性断裂力 始面积为A (等于裂纹 长度 与钢板厚度 的乘 学重点研究重要领域 内的高强度、高脆性的合金 积)，力 F作刚于含裂纹的构件两端，施力点位移 材料 ，极少研究由Q235钢板制成的起重机焊接箱 为 ，受力后裂纹扩展面积为 以 (等于裂纹长度增 形梁