1、材料力学性能实验报告姓名：刘玲 班级：材料 91 学号：09021004 成绩：实验名称 焊接接头工作应力分布实验目的 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引起的应力集中。掌握焊接接头工作应力分布的测量原理与分析方法。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实验设备 1.材料试验机一台2.静态应变仪一台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 软件实验原理图滤 波 器 放 大 器A / D单 片 机 数 字 显 示测 量 桥电 源控 制 键CM-1A-10 型数字静态
2、应变仪原理框图BADC1 2 01 2 01 2 01 2 0U = 2 V U测量桥路示意图试样示意图R 1 0242 6 04 0 06134562模拟焊接接头试样尺寸及测点分布示意图数据及计算结果原始数据见附表焊接接头微应变平均分布测试表载荷应变（ ）610试样编号10kN 20kN 30kN 40kN 50kN1 74.5 159.5 233 308.5 3802 59.5 121.5 182 242 2983 63 126.5 191 253.5 313.54 70 139 209 277.5 344.55 65.5 132 198.5 262.5 327.56 73 149 223
3、.5 294 3627 79.5 157 232.2 307 377.58 74 146.5 221 299.5 380.59 74 149.5 223.5 300 380由以上数据可得应变-位置曲线如下根据公式 可得如下数据载荷应力（MPa) 试样编号10kN 20kN 30kN 40kN 50kN1 15.64 33.5 48.93 64.78 79.82 12.5 25.52 38.22 50.82 62.583 13.23 26.56 40.11 53.24 65.844 14.7 29.19 43.89 58.28 72.345 13.76 27.72 41.68 55.12 68.
4、786 15.33 31.29 46.94 61.74 76.027 16.7 32.97 48.76 64.47 79.288 15.54 30.76 46.41 62.9 79.99 15.54 31.4 46.94 63 79.8根据以上数据可做应力-位置曲线如下：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将机械信号（应变信号）转换为 电讯号，即把感受元件（应变片）粘贴到需要测量的部位当应变片受到外力作用后， 应变片和工件一起变形（深长或缩短） ，应变
5、片栅的长度、截面均发生改变，导致电 阻值发生变化，使原来保持平衡状态的桥路处于不平衡状态。通过调节可变电阻器使 桥路建立新的平衡状态，在数字显示器上可直接读出应变数值。然后由应变数值，利用胡克定律即可得到测量部位的应力大小。 2.造成焊接接头应力集中的可能因素有哪些？答：a焊缝中的工艺缺陷，如气孔、夹渣、裂缝和未焊透等，其中裂纹和未焊透 引起的应力集中严重。b不合理的焊缝外形，如对接焊缝加厚高过大，可形成较大 的应力集中。c设计不合理的焊接接头，如接头截面的突变，加盖板的对接接头等， 会造成严重的应力集中。焊缝布置不合理也可能引起应力集中。 3.应力集中会给焊接结构带来哪些不利影响？如何改善？
6、答：不利影响：1. 使构件变形，如有些设备的机架在应力没有消除前就进行加工， 在后续的使用过程中由于机架变形而不能使用；2.过大的应力甚至会导致焊点拉裂， 造成安全隐患。改善措施：1.正确选用材料：（1）接头各部分的要求；（2）不能盲目选用高强 度材料；2.采用合理的焊接结构设计：（1）减少应力集中；（2）尽量减小结构刚度； （3）不采用过厚的截面；（4）重视附件和不受力的焊缝设计；（5）减小和消除焊接 残余应力。 4.应用 CAA 分析焊接接头工作应力分布有何优越性？答：可以在较短的时间内测量多个测量点的应变值，精度也比较高，可重复性强， 误差比较小。 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：将研究对象在时间和空间上进行分离，建立单元关系，集合所有单元的关系式得到与有限个离散点相关的总体关系式；给定实际情况的初始和边界条件，求解个节点的未知量。6.本实验误差主要是由哪些原因造成的？答：1）应变片精度和工作稳定性；2）外界温度的干扰；3）应变仪的精度与工作 稳定性。4）所加载荷的稳定性。 指导教师：陈黄浦、余钊辉年 月 日
