小孔法测焊接残余应力试验报告

《焊接剩余应力应变测量》试验报告开课试验室： 2023年4月27日学院 材料学院 年级、专业、班 材控 姓名 成绩课程 试验工程材料成型专业试验 焊接剩余应力应变测量指导教师名称 名 称教师评 教师签名：语年月日一、试验目的了解承受应力释放原理测量焊接接头剩余应力的方法和步骤；生疏焊接接头中纵向剩余应力和横向剩余应力的分布规律；把握小孔法测量焊接剩余应力的根本操作技能。二、试验原理生的应变及剩余应力。三、使用仪器、材料CO2自动焊机一台ASM1.0型全自动应力应变监测记录仪一台数字万用表一台专用钻孔设备一套应变花三片Q235钢板(400mm×250mm×4mm) 一块专用连接端子 三个电烙铁 一把焊锡丝 假设干金相砂纸 假设干495粘结剂 一瓶502粘结剂 一瓶钢尺 一把透亮塑薄膜假设干接地线 一根无水乙醇 假设干棉球、镊子、剪刀等工具一套四、试验步骤焊接试板预备〔试验前预先预备好〕体保护焊在钢板外表焊一层纵向的焊缝。焊接电压18.5V 焊接电流120A 应变花和应变片粘贴工件贴片外表处理45135°方向打磨，即擦拭时要沿着一个方向，从里到外。贴应变花用手捏住应变花的引出线，在应变花基底底面上涂抹一层粘结剂后，并用塑料轻揭掉塑料薄膜，用力方向尽量与粘贴外表平行，以防将应变花带起。贴连接端子片引线。调整连接端子的位置，将锡焊点对准应变花上相应的应变片。将502造成困难。待粘结剂固化后，进展下一步操作。导线的焊接与固定焊点溶化而损坏。再将测试导线连接在连接端子对应的焊点上。粘贴质量检查用万用表调到200欧姆档位检查应变花的电阻值，看有无断路现象，由于粘贴过程中可能丝栅被弄断，正常的电阻为120欧姆。再则，检查贴片方位是否正确，假设翘曲将会影响应变的传递。当检查有不合格的应变花，应当重贴片。应变花的固化48h，由于时间限制，本次试验分两周完成，实际固化时间为一星期。应力应变测量连接应变仪的接口。安装钻具胶水，按住钻具等胶水固化。钻孔划去钻削部位的应变花基底后，取出钻杆。此时，每个应变计的应变读数应当变化不大，再次调态电阻应变仪的零点。在钻杆卡圈与钻具套筒间塞入厚度2mm的钻孔深度掌握垫块，使钻头与工件接触2mm40V压力，钻至卡圈与夹具套筒间贴合，即预定孔深，拔出钻杆。留意钻孔过程中产生的碎屑，不要用嘴吹，假设这些碎屑导致应变片短路，可以用镊子夹出。读取数据当应变仪指示稳定3～5min后，即可测出应力、应变和剩余应力示值。五、试验过程原始记录(数据、图表、计算等)3mm . 3 .m 1

161.5mm1 90.5mmm 2 120.0mm.2应变花的贴片位置分布原始试验数据记录测量点123〔mm〕15.523.532.0σ〔MPa〕1356.630.0-28.6σ〔MPa〕2155.5-16.4-74.9θ 8.312071.8ε0-293.414.358εɑ-97.9-35.250.3ε2ɑ8.1-21.9-0.3σ0352.4-4.8-70.4σɑ227.426.9-65.5σ2ɑ159.618.4-33.1A-0.058-0.058-0.058B-0.164-0.164-0.164d01.51.51.5d555E(Gpa)210210210μ0.30.30.3六、试验结果及分析试验结果分析参数计算得到的，计算公式如下。释放系数计算公式：

1d2A

2 0d1 4 d2

d4B 2

03 01

d dμE为材料杨氏模量主应力及角度计算公式： 2 E 2 0

2

22

4A

4B 2

0

0200 20 2为各应变片的应变量，10纵向与横向剩余应力计算公式： 1 2

1

2 2 2本试验中02为垂直于焊缝的应02对应横向剩余应力。测量点123σ〔MPa〕1355.530.0-28.3σ〔MPa〕2153.9-16.4-74.7θ8.2730.02-18.17σ0351.318.4-32.8σ 158.12ɑ

-4.8

-70.2A-0.0585-0.0585-0.0585B-0.1642-0.1642-0.16422、3θ存在较大偏差，两点对应的纵向与横向剩余应力的数值也受到影响。数值模拟计算与剩余应力分布争论Q235大小及分布特征。网格划分焊道长度为217mm。承受六面体单元来计算温度场和应力场，单元类型为三维实体全积分单元。网格划分时，为平衡考虑计算精度和计算时间问题，在焊缝及其四周区域有限元网格划分得较密，而在远离焊接区域网格划分得相对较稀疏。模型参数设定热源来模拟焊接热输入。假定其CO2焊的热效率为0.9，在计算中设定环境温度为20℃，考虑工件与外部环境的对流和辐射。弹性应力－应变关系遵循各向同性虎克Q235材料的加工硬化效果不明显，所以无视了加工硬化的影响。设定的力学边界条件用来防止模型发生刚体位移数值模拟结果分析大的拉应力，沿着焊缝方始终看，由于焊缝较长，在焊缝中段消灭了一个稳定区，且0。纵向剩余应力沿板材横截面上的分布表现为中心区域是拉应力，两边为压应力，压应力和拉应力在截面内平衡。上图为试件横向应力分布云图。横向应力形成的缘由较为简单，纵向收缩会导致焊缝两边的板子产生相对的弯曲的倾向，但由于两边实际上是连在一起的，因而将导致焊缝的两端局部产生压应力而中心局部产生拉应力，这样才能保证板不弯曲。所以焊缝的横向应力表现为两端受压，中间受拉，且压应力比拉应力要大得多。此外横向中间受压。二者的综合作用的结果是沿着焊缝方向，两端受压，中间受拉。line数值模拟结果所反映的纵向应力分布趋势根本全都，焊缝与近焊缝区域为高的拉应结果偏小。试验误差分析从计算原理上来看，本次试验的释放系数A、B的近似计算公式是依据通了比较，有的跟实际标定的A、B值有较大差异，这会造成最终计算出来的应力与真实数值有较大差异。可以通过有限元计算的方法对A、B值进展修正，提高应力计算精度。在钻孔的时候，可能会产生附加塑性应变，影响应变测量精度，所以要以适当的速度钻孔，削减附加应变和切削生热带来的热应变带来的误差。否则会引入误差。对准时，要在观看镜里观看，初步对准应变花中心位置，转动观看镜，当能导致孔打歪，引入误差。此外仪