一种消除焊接对接接头角变形的面外拘束力和反变形的计算方法.pdfVIP

维普资讯 ， 第36卷第1l期 机 械 工 程 学 报 ． 36 N0 11 和反变形的计算方法 。 泉 (山东工业大学材料科学与工程学院 济南 250061) 摘要 应用弹塑性弯曲理论提出了一种消除焊接对接接头角变形的面外拘束力和反变形的计算模型和计算方法 并通过试验验证了方法的有效性。 竺中圈分萎娄号 璁塞 弹竺兰!苎竺兰 永1 ：嗍 ～ 拘束力的长度 ￡称为拘束长度。研究表明，接头焊 0 前言 后冷却至室温的过程 中，角变形、拘束力、屈服点 ． 和弹性模量 均为温度的函数。随温度的下降，拘 由于熔化焊工艺过程在焊件 内产生了很不均匀 束力逐渐增大，室温时拘束力达到最大值。因此，研 的温度场，因而焊接结构的应力应变场很复杂，焊后 究图 lb所示拘束焊时拘束力达到最大的情况。 结构中往往存在残余应力和残余变形，不仅影响尺 寸精度，而且在一定条件下还会严重影响结构的强 度、刚度和稳定性。所以，如何消除焊接残余变形 ， 改善残余应力分布，在工程 中有重要意义 。合理采 用拘束焊和反变形工艺措施 ，能有效地消除残余变 形…，但是由于焊接结构应力应变场 的复杂性，使得 F F 精确计算拘束力和反变形的值很困难，所 以工程 中 I r I 多凭经验进行操作，因而不能达到预期效果。焊接 I l 工作者对拘束度问题进行 了理论和试验研究 ，文 ＼ “： “ 献[2]用线弹性力学研究了两端固支的v形坡 口对 (b)拘束埠 接接头第一层焊道的拉伸拘束和弯曲拘束度问题 ， 但是所得公式不能简单地用于实际拘束力的计算。 图l 焊接对接接头示意图 关于实际应用的拘束力、拘束长度及反变形 的计算 假设接头为理想的弹塑性材料，取焊缝长度为 方法国内外的报道很少见到。本文应用弹塑性弯曲 板宽 6的接头分析。焊缝处 m—m截面上的横向应 理论研究了消除焊接对接接头角变形的面外拘束力 力(垂直于焊缝方 向的正应力)沿板厚的分布是十 及反变形计算问题。 分复杂的，可视为由两部分应力合成 ，一部分是 自由 焊引起的横向应力，另一部分是 由拘束力引起的横 1 计算模型 向应力。在外拘束下 ，焊缝及其附近的材料应处于塑 性状态，而离焊缝较远处的材料仍处于弹性状态。鉴 图1a所示为v形坡 口对接接头在 自由焊时产