击荷载下角焊缝动态强度试验,此文是一篇焊缝论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
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摘 要：对焊喉处受拉和受剪两种受力状态的角焊缝连接件进行动态拉伸试验,研究冲击荷载作用下受力状态对角焊缝破坏形态、断面角度、极限强度的影响规律.并通过与静态力学性能比较发现,动态冲击荷载作用下,角焊缝受拉和受剪极限强度均明显提高,即动态应变率效应显著；受拉角焊缝的破坏面角度均为45°,与静力试验结果（90°左右）有显著差异.角焊缝受拉下的应变率效应比受剪时明显,且角焊缝动态极限强度增大系数随应变率的影响规律与以往文献试验结果一致.
关键词：冲击荷载；动态拉伸；极限强度；应变率
中图分类号：TU392.4文献标识码：A
随着科学技术的不断发展,建筑结构向大跨、高层以及超高层发展,钢结构的使用不断增加,对于复杂的节点,焊接成为了主要的连接方式.自20世纪以来,焊接技术发展十分迅速.过去的半个多世纪里关于焊缝的静力性能已有大量研究工作,尤其是角焊缝的强度＼[1-7＼]和断裂角度的研究＼[1-4＼],以及外加荷载与焊缝轴线呈一定夹角时焊缝的力学性能研究＼[7-10＼]；此外,对角焊缝的焊脚尺寸＼[3-5,7-11＼]和焊接方法＼[3-4＼]、焊条类型＼[3,5,7,9-11＼]以及温度＼[3,7,10-12＼]等参数的研究也较多.在实际结构中,大部分焊缝不是轴心受力,因此有学者对偏心荷载作用下角焊缝的力学性能进行了研究＼[13-16＼].
在制作加工过程中焊缝不可避免地存在一定缺陷,王元清等＼[17＼]对钢厚板母材焊接影响区的力学性能进行了试验研究.动力荷载作用下焊缝缺陷对结构安全带来隐患,建筑结构在遭受爆炸、地震和冲击作用时,钢材表现出不同的力学行为,其中应变率效应的影响较为显著＼[18＼].刘瑞娟＼[19＼]对角焊缝和对接焊缝分别进行动态冲击试验,研究焊缝的极限强度随应变率的变化规律.于安林等＼[20＼]采用快速加载的试验方法研究了角焊缝的动力性能,建议不降低中级工作制吊车梁的正面角焊缝强度,与承受静载时取相同值.
本文针对角焊缝焊喉处受拉和受剪两种受力状态,利用一种可实现落锤拉伸冲击试验的转换装置和高性能落锤冲击试验机进行角焊缝的动态冲击力学性能试验研究,对比分析角焊缝在静力荷载和动态冲击荷载作用下的力学性能.
1试验概况
1.1试件设计与制作
对于抗拉角焊缝和抗剪角焊缝分别设计了3个静力加载试件和9个动力冲击加载试件,动力试验通过调整落锤冲击高度（H等于4 m, 5 m, 6 m）分为3组（a, b, c）,考察应变率对其动态力学性能的影响,每组试件的冲击速度v见表1.试件制作采用目前工程中常用的Q235钢,焊接工作在工厂中进行,焊接电压为24～30 V,电流为220～280 A,采用直径为φ1.2的ER506 （AWS ER70S6） 焊丝进行气体保护焊.制作抗拉角焊缝时将两块长为780 mm的钢板按图1（b）所示整体焊接,焊接完成后去掉两端起灭弧位置,并采用着色渗透探伤法检测焊缝质量,未发现明显缺陷,最后按照设计宽度50 mm切取试验试件,受剪角焊缝也以同样的制作方法（如图1（a））,以保证每条焊缝的质量是相同的.受拉角焊缝试件正、反两面均开90°“V”形坡口焊,受剪角焊缝试件两侧“V”形坡口亦为90°,使得坡口尺寸与焊脚尺寸相同.在保证角焊缝的破坏先于母材的屈服的前提下,两种试件焊脚尺寸hf设计值均为8 mm,实测角焊缝有效厚度he（焊喉部位）见表1.
1.2试验方法
动态试验加载及测量装置如图2所示,动力试验采用一种可实现落锤拉伸冲击试验的转换装置＼[21＼]和高性能落锤冲击试验机共同完成：落锤试验机的锤头通过自由落体冲击上梁,上梁通过传力框将冲击力传给下梁,以带动试件受拉,即实现了将落锤冲击力转化为试件的轴向拉伸动态力.为使试件与装置形成统一整体,在试件两端各焊一块端板,并用高强螺栓与装置连接.试件变形采用LTM200S型位移计测量,动态冲击荷载通过与试件相连的力传感器测得,动态试验数据通过NIPXIe1006Q动态采集仪进行采集,数据采集时的频率为1 MHz.
1.36注：“”和“TF”分别表示受剪角焊缝和受拉角焊缝；字母“S”和“D”分别表示静力试验和动力试验；字母“a”“b”“c”分别表示落锤冲击高度为4 m,5 m,6 m,数字“1”“2”“3”代表重复试验次数.
2试验结果及分析
2.1试件破坏形态对比
图3给出了受拉角焊缝和受剪角焊缝在静载和动态冲击荷载作用下的破坏形态.试验表明,两种加载方式下受剪角焊缝以及静载下受拉角焊缝的破坏截面均为平整截面,动态冲击拉伸作用下部分受拉角焊缝试件破坏截面出现凹凸现象.两种角焊缝的破坏截面角度 （断裂面与力作用方向的夹角）见表1,可知,受剪角焊缝在静力和动力作用下的破坏截面角度均在10°以内,与理论破坏角度0°较接近；受拉角焊缝在静载下的破坏截面角度与理论值90°接近,而动态冲击荷载下的破坏截面角度均为45°,可能是由于施焊位置的影响使得受拉角焊缝两个焊脚尺寸存在差异,文献＼[3＼]的试验也得出两个焊脚尺寸之比对焊缝破坏截面角度有显著影响的结论；此外,角焊缝根部存在严重的应力集中＼[22＼],在动力荷载作用下应力集中的不利影响将十分突出,往往是引起脆性破坏的根源.
2.2角焊缝动态强度
受拉和受剪角焊缝试件的极限荷载Fud,焊缝的极限强度fud,极限强度平均值fa,位移Δ,单位尺寸变形Δ/hf测量值列于表1,动态冲击拉伸作用下两种受力状态角焊缝极限强度均明显增大,且随着冲击速度的增加,焊缝强度有增大的趋势.将相同冲击速度下角焊缝受拉和受剪极限强度平均值进行对比,可知,角焊缝受剪与受拉强度比在0.62～0.67之间,与钢材抗剪设计强度为抗拉设计强度的0.58倍接近,可用相同的理论确定角焊缝动态强度设计值.由焊缝变形可知,受剪角焊缝的变形性能更好,其单位尺寸变形约为受拉角焊缝的3倍左右.
结论：关于本文可作为相关专业焊缝论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文焊缝论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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