钢结构焊接应力测试与分析(2)

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2.2 应变片和设备选用 11

2.2.1 应变仪介绍 11

2.2.2 电阻应变片的选择 12

2.3 本章小结 13

3 盲孔法测量拘束去余高焊缝残余应力 15

3.1 试验模型的设计 15

3.2 试验准备 16

3.3 试验平台的搭建 16

3.4 试验过程 16

3.5 残余应力测量 17

3.6 本章小结 20

4 多层多道焊接过程中靠近焊缝的母材应变实时监测 21

4.1 试验模型设计 21

4.2 试验准备 21

4.2.1 材料选择 21

4.2.2 应变片粘贴 21

4.2.3 应变仪与应变片的搭配 22

4.2.4 试验平台搭建 22

4.3 试验过程 23

4.4 实时应变数据的采集和分析 23

4.4.1 应变监测分析 23

4.5 本章小结 27

结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、外形丰富、维护方便等优点,因此应用范围得到极大的推广。自20世纪80年代以来, 高层钢结构、空间钢结构、桥梁钢结构、轻钢结构和住宅钢结构如雨后春笋，中国建筑钢结构得到了空前的发展。到2005年，我国年钢铁消耗量已突破3亿吨, 而其中钢结构的产量高达1.4亿吨，成为了世界上最大的产钢国和用钢国，并且在能源、交通和基础设施建设等方面钢结构产业已成为国民经济建设的支柱[1]。

1.1 钢结构焊接研究前景

对于建筑钢结构来说，焊接工程一般分为三个应用学科，即应力工程、变形工程、焊接质量工程。应力和变形的控制对钢结构制造至关重要。通常把应力工程分成两个方面的工作：控制围绕焊接连接处局残余应力和焊接结构整体应力。对焊接应力进行有效控制，有助于减重，增强焊接结构疲劳性能，从而改善焊接质量，最终减少昂贵的服务问题。变形工程主要是控制并使变形最小，通过优化装配工艺，降低制造成本，降低缝隙闭合力。主要好处是改善服役特性，减小缝隙闭合力，降低由于钢结构安装时的偏差和难度。论文网

为了解决钢结构焊接过程中产生残余应力，大量的焊接技术人员和研究工作者进行了长期的努力。由于焊接生产中，绝大部分焊接方法都采用局部加热，所以不可避免地将产生焊接应力和变形。焊接应力不仅会引起热裂纹、冷裂纹、脆性断裂等工艺缺陷，而且在一定条件下将影响结构的承载能力，如强度，刚度和受压稳定性。因此，在设计和施工时充分考虑焊接应力和变形这一特点是十分重要[2]。

焊接应力生产的基本理论并不复杂，但是，焊接是一个非常复杂的过程，它是电弧投入的热流，金属熔化和凝固以及收缩引起的应力生成等因素的复合作用，因此，定量地预测焊接残余应力和变形非常困难。对于大型钢结构的焊接过程数值模拟, 需具备大规模科学计算及处理高度非线性问题的能力,这样为该方法的普遍使用造成了困难。利用相似理论指导模型试验可得出模型应符合哪些条件从而可以通过模型研究实物的变化规律。在缺乏该类产品的经验数值的情况下, 尝试用模型试验的方法研究其变形规律已经在许多领域如飞机、船舶制造, 桥梁和房屋建筑等都有应用[3-6]。