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1、1焊接结构实验指导书焊接结构实验指导书材料科学与工程实验中心 2014 年 4 月2实验名称：焊接残余应力的测定实验名称：焊接残余应力的测定实验目的：实验目的：1、学习采用应力释放法测量焊接残余应力的原理，初步掌握测 定接头中焊接残余应力的操作技能; 2、加深对于焊接接头中焊接残余应力分布规律性的理解； 3、了解焊接法对于残余应力的峰值及分布的影响。实验原理：实验原理：焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法， x 射 线法与磁性法等。其中以应力释放法应用较为普遍。而应力释放法 又可分为小孔法 ( 盲孔法 ) 、套孔法与梳状切条法，其中又以小孔 法对于接头的破坏性最小。本实验采用小孔法
2、测定在钢板上敷焊后 的焊接残余应力。 在钢板的应力场中钻出一个小孔以后，应力场原来的平衡状态将受到破坏， 使小孔周围的应力分布发生改变，应力场产生新的平衡。若测得钻孔前后小孔 附近应变量的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔处的内应力。为了测 得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴上应变片，且诸应变片间保 持一定角度。分别测出钻孔前后各应变片的应变值。便可按下式算出主应力的 大小和方向。实验器材：实验器材：1.交流电焊机:用于钢板的敷焊 2.静态电阻应变测量处理仪 3.试样：普通低碳钢板打磨平焊缝并贴好应变片的钢板 34.其他设备 除用到以上设备外，另外还用到台式钻床、铁纱布、丙酮、胶
3、 水、绝缘胶带、导线、焊锡工具、直径为 3mm 的钻头、美工刀等。5.残余应变片实验过程实验过程（1）工件的预处理手工电弧焊焊接的方法在样板上堆焊，用砂轮将表面磨平，用 砂纸打磨 表面粗糙度达 Ra1.6。 （2）应变片粘贴应变花粘贴面用棉花球蘸少 许丙酮轻轻擦洗，以保证粘贴面 无油污，并严禁与手指接触。在 应变花粘贴面上滴上一小滴胶液， 薄薄一层，以 1 号应变片对准参 考轴，放置在工件表面，应变花 上面覆盖一张薄膜，用手指滚压 12 分钟。接线端子的连接。 （3）焊接导线并连线。 （4）钻孔并测量应变值（深度 不同测 3 应变值）应变花粘贴位置4测量结果测量结果分别对两组测 量点以及焊缝上
4、的 点进行测量，记录 测量结果。 1.与焊缝平行方向 上测量点焊接残余应力。2. 与焊缝垂直方向 上的残余应力分布。实验分析实验分析对 x 和 y 两个方向分别进行分析： 1.与焊缝平行（与焊缝平行（x 方向）和与焊缝垂直（方向）和与焊缝垂直（y 方向）分别进行纵向残余应力和方向）分别进行纵向残余应力和 横向残余应力分析横向残余应力分析 纵向残余应力： 横向残余应力:各个测量点的三个方向上的应变测量值第 1 组测量点第 2 组测量点焊缝x=21 CA 21 CA y=5与焊缝垂直方向上的残余应力分布：与焊缝垂直方向上的残余应力分布： 计算求得纵向残余应力 x 和横向残余应力 y 的值见下表：
5、第 1 组测量点第二组测量点纵向残余应力纵向残余应力 x 分布分布x 理论分布曲线6横向残余应力横向残余应力 y 分布分布y 实验曲线2.与焊缝平行的点的纵向残余应力 x 和横向残余应力 y 的计算值：焊缝平行方向上测量点焊接残余应力分布MPax/MPax/距离/mm距离/mm实验测得 x 分布曲线距离 /mmy/M pa 点 1y/M pa点5.1点 5.1距离/mmy 理论分布规 律7实验数据纵向残余应力 x 分布：实验测得的 x 分布曲线横向残余应力 y 分布实验测得的 y 分布曲线距离 /mmMPax/8实验结果分析：实验结果分析： 采用小孔法对焊缝纵向残余应力 x 和横向焊接残余应力 y 的测定，并绘 制残余应力的分布曲线，该曲线部分验证了理论上焊接应力在钢结构中的分布。另外，有部分点的应力值与理论值差别较大，这可能是实验过程中出现的 误差或者其他因素造成的，还有待进一步研究 。
