西安交通大学材料力学性能实验报告—焊接接头

姓名 实验名称 班级 学号 成绩 焊接接头工作应力分布 1. 了解焊接接头由于焊缝外形尺寸的改变和工艺缺陷等原因造成的应力集中，掌握焊接焊头工作应力分布的测量原理和分析方法。 2. 通过焊接CAA软件观摩，熟悉焊接接头工作应力分布规律及其影响因素，了解数值计算在焊接接头性能研究中的应用。 1.CSS-88100油压式万能试验机（300KN）一台； 2.数字静态应变仪（多点）一台； 3.电阻应变计若干片； 4.低碳钢模拟对接接头试件一块； 5.计算机一台； 6.ANSYS软件。 实验目的 实验设备 实验原理图 数字静态应变仪的原理框图 测量桥路示意图 试样示意图 模拟焊接接头试样尺寸以及测量点分布示意图 实验初始数据记录及处理结果 1. 实验原始记录（见附页） 2. 由应力应变关系，根据附表中的三组数据可得出各个编号下的平均应变分布值： 焊接接头工作应力分布平均应力值/MPa 试样 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 载荷值 10kN 70 55 57 63 62 71 74 78 79 20kN 147 114 120 131 126 145 149 155 156 30kN 224 173 182 201 190 217 224 232 233 40kN 297 234 246 274 260 289 297 310 310 50kN 374 294 311 342 327 360 372 389 387 由上述数据，根据应力应变关系对每一个力下的每个编号作图如下（由于应力与应变只差一个常数系数差，所以分布图是一样的）： 焊接接头截面应力（应变）分布规律图 思考题 1.测量工作应力的主要方法有哪些？电测法的特点是什么？ 答：主要方法有电测法、光测法、脆性涂层法、网格法等实验方法和有限差分法和有限单元法等数值计算方法。电测法的主要特点是测量精度高、范围广 ；应变片尺寸小，重量轻，粘贴方便，对试件的工作状态和应力分布影响小；频率响应快，机械滞后小，可直接读出和计算。利用该方法不仅可以测试件在静载荷下的应变，而且可以测动载和冲击载荷下的应变；可在恶劣的环境下测量；可对运动的结构实测；自动化程度高，可实现遥控测量； 2. 造成焊接接头应力集中的可能因素有哪些？ 答：造成焊接接头应力集中的因素有很多。最常见的有焊缝中的工艺缺陷，如气孔、夹渣、裂缝和未焊透等。另外不合理的焊缝外形也可形成较大的应力集中。不合理的焊接接头，如接头截面的突变会造成严重的应力集中。 3. 应力集中会给焊接结构造成那些不利影响？如何改善？ 答：不利影响有：导致焊接结构疲劳强度降低，使服役性能降低；使焊接件在受载时应力得不到应力松弛，使实际承载面积减小，导致焊接件的承载能力下降；造成应力腐蚀，使焊接结构的使用寿命降低。 可采取的措施有如下：选用合适的材料，采用合理的焊接结构设计等。 4. 应用CAA分析焊接接头工作应力分布有什么优越性？ 答：可以在较短的时间内测量多个测量点的应变值，精度较高，重复性强，误差小，操作简单。 5. 采用有限单元法剖分单元时，应考虑的主要问题是什么？ 答：应考虑网格剖分，应力计算及误差分析等问题。 6.本实验误差主要是由哪些因素造成的？ 答：引起本实验的误差可来自仪器的精度问题；温度等外界因素的干扰和实验员处理数据中的误差等。