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实践中薄板板材焊接工艺的分析

2019-06-17 09:01:28

在实践中,合理的结构设计不但能满足力学的分析要求,而且还能合理地实现焊接工艺的要求。这就需要设计者有丰富的工艺知识和经验。

板材,特别是薄板,在焊接过程中易出现波浪变形或局部的圆形或椭圆形的鼓包,在一些中厚、薄板的对接焊中,易在焊缝附近形成凹陷使整个板面扭曲变形。对板材的圆形鼓包(图2-4),可看成周边固定的板材在均布载荷q作用下所形成的弯曲板,其中心的挠度f为

f.jpg

(2-2)

1.jpg

图2-4 薄板的鼓包式变形


式中 q——均布载荷,

q.jpg

F——作用在板材上的压力;

r——鼓包半径;

C——板材的圆柱刚度,且

c.jpg

E——板材的弹性模量;

δ——板材厚度;

ν——板材的泊松比,取ν=0.30。

将q值和C值代入式(2-2)后,经变换得

df.jpg

(2-3)

若通过实验测得板材变形后的f、r值,即可利用式(2-3)计算出F值,此值就是所需的夹紧力。因为式(2-3)是在弹性力学基础上得出的,若夹紧后的应力超过屈服点,此式的应用便失去了意义。为此,还要验算板材鼓包中心的应力

θ.jpg

(2-4)

若将

qv.jpg

代入式(2-4)得

2.jpg

(2-5)

再将式(2-3)代入式(2-5)得

2-6.jpg

(2-6)

由式(2-6)可根据鼓包的实测尺寸算出板中的应力值σ,若该应力超过屈服点σs,则此时的夹紧力Fs可利用式(2-5)并将σ置换成σs后得到

2-7.jpg

(2-7)

在实际夹紧装置上,按式(2-3)或式(2-7)算出的夹紧力并不是均匀地分布在整个鼓包上,而是分布在沿被焊坡口长约鼓包直径的两段平行线上,此时,可近似认为每单位坡口长度的计算夹紧力

2-8.jpg

(2-8)

同理,若σ>σs时,则每单位坡口长度的计算载荷为

2-9.jpg

(2-9)


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