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焊接接头设计
当拘束很大时(如大平板对接),则会产生残余应力,无残余变形。
当拘束较小(如小板对接焊)时,既产生残余应力,又产生残余变形。
焊接接头设计
常见的焊接变形形式主要以下几种:
焊接接头设计
焊接变形和焊接应力的危害:
,可能使焊接结构尺寸不合要求,组装困难,间隙大小不一致等,从而影响焊件质量。
,降低承载能力;还会引起裂纹,甚至造成脆断,应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。
,在一定条件下会衰减而产生一定的变形,使构件尺寸不稳定,所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。
焊接接头设计
减少焊接变形和焊接应力的方法:
采取合理的焊接顺序,使焊缝能够自由地收缩,以减少应力(图a)。而图b因先焊焊缝1导致对焊缝2的拘束度增加,而增大残余应力。
合理的焊接顺序是建立在合理的焊缝布置的基础上。
焊接接头设计
焊缝应尽可能避开最大应力和应力集中的位置,如右图。以防止焊接应力与外加应力相互叠加,造成过大的应力和开裂。
焊接接头设计
焊接专家说:“在一些人的眼里,一方面焊接是功臣,因为它促进了生产的发展;另一方面它是罪人,因为它是许多事故的根源”。这里所讲的事故的根源主要是焊接结构的疲劳破坏。
疲劳破坏的主要原因:
焊缝形状所引起地局部应力集中(焊接缺陷);
一定范围的焊缝尺寸和形状偏差;
应力方向;
残余应力;
冶金状焊接过程和随后的焊缝改善处理。
焊接接头设计
(1)美国AAR货车结构疲劳设计标准给出了80种钢结构焊接接头的疲劳寿命预测数据。
(2)英国钢结构疲劳设计与评估使用标准(BS7608:1993)中,将焊接母材及接头分成10级,并给出了这10级焊接接头细节的S-N曲线参数。事实上这10级接头包括了50多种具体接头形状,其中还包括了螺栓连接接头。
(3) 国际焊接学会标准(IIW)给出了80种钢结构焊接接头的数据。
焊接接头设计
半潜式平台的高应力区域(特殊区域)
焊接接头设计
焊缝应尽量避开机械加工表面,以防止破坏已加工面。
焊接接头设计
主要原因是机械装配的公差要求远远严格于焊接装配公差。
例子:平台回转吊的安装。
吊机滑道的安装。