接头强度及计算

焊接接头强度及计算

焊接接头的基本概念和特点，焊缝与焊接接头的基本形式焊接接头强度计算焊接接头的基本形式，焊接接头强度计算

的基本方法。

、焊接接头的概念及特点

1. 概念：

22. 特点

几何形状不连续化学成分不连续金相组织不连续力?几何形状不连续、化学成分不连续、金相组织不连续、力学性能不连续

?影响力学性能的主要因素：焊接缺陷、接头形状不连续、焊接残余应力和变形

?常见的焊接缺陷：裂纹、未熔合、咬边、夹渣、气孔?接头形状不连续：焊缝增高、截面变化，造成应力集中?力学性能不均匀：焊接残余应力和残余变形

?材质方面：组织变化，材质硬化

?其他因素：焊后热处理、矫正变形等

二、焊缝的基本形式

二焊缝的基本形式

1．对接焊缝2．角焊缝

计算断面：a所在的截面

三、焊接接头的基本形式

1对接接头

．对接接头

搭接接头

2．搭接接头

3．T形接头（十字接头）

4．角接接头

角接接头

1．对接接头

对接接头开坡口的目的：焊透金属、

开坡口的目的焊透金属

确保质量及经济性

坡口形式选择：板材厚度、

焊接方法和工艺过程

考虑一下几方面：

可焊到性或便于施焊

降低焊接材料的消耗量

坡口易加工

减小或控制变形

2．搭接接头

3．T形接头（十字接头）

4．角接接头

角接接头

第二节焊接接头的工作应力分布()应力集中的概念

一

由于构件的截面突然的变化，或受力部位出现局部应力明显增大的现象称为应力集中

现局部应力明显增大的现象，称为应力集中：

?由于焊缝的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀。

产生应力集中的主要原因有：

1.焊缝中的工艺缺陷；

2.不合理的焊缝外形，如焊缝余高（加厚高、加强高）

过大；

3.不合理的焊接接头的设计，例如接头截面的突然变化，

加盖板的对接接头等；

4焊缝布置不合理如只有单侧焊缝的形接头也会4.焊缝布置不合理，如只有单侧焊缝的T形接头，也会

引起应力集中。

(二)电弧焊焊接接头的工作应力分布

（1）对接接头的

工作应力分布

（2）搭接接头中的工作应力分布

（3）T形接头（十字接头）的工作应力分布

1．工作焊缝2．联系焊缝

一、焊接接头的组配

11.高组配焊缝金属的强度高于母材金属时称为高组配。高组配的焊接接头中，断裂多发生在母材金属上

金属上。

2. 低组配焊缝金属的强度低于母材金属时称为低组配。低组配的焊接接头中，断裂多发生在焊缝

金属上。

316L 板翅结构钎焊接头力学性能试验

第３７卷第１２期２０１６年１２月 焊 接 学 报 ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＩＯＮ Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１２Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１６ 收稿日期：２０１４-１２-１１基金项目：浦江人才计划项目 316L 板翅结构钎焊接头力学性能试验 舒双文， 周帼彦， 陈 兴 （华东理工大学机械与动力工程学院承压系统与安全教育部重点实验室，上海 ２００２３７） 摘 要：采用高温短时拉伸试验和相应数学模型分析研究了３１６ＬＴ形钎焊接头的力学性能．使用扫描电镜（ＳＥＭ）和能谱分析（ＥＤＳ）分析了失效钎焊接头裂纹尖端和焊缝区域的微观组织及性能，进一步探讨了板翅钎焊结构的失效机理．结果表明，基于Ｔ形板试样的高温拉伸载荷位移曲线能较好地反映焊缝的起裂和裂纹扩展过程，１～２ｍｍ／ｍｉｎ为合理的试验加载速率取值范围；钎焊过程中焊缝区会出现明显的铁元素富集现象，为板翅结构高温失效的主要诱因． 关键词：钎焊；力学性能；微观组织；失效机理；断裂能 中图分类号：ＴＧ４０７ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３-３６０Ｘ（２０１６）１２-００８３-０４ ０ 序 言 板翅结构热交换装置作为航空航天、核能动力、石油、化工等一体化高温系统的关键设备，主要采用钎焊进行封装．由于其结构不连续，钎角位置为应 力集中点，且存在脆性化合物［１，２］ ，加之长期服役于高温高压的苛刻环境，其裂纹和空洞等表面和体积缺陷在运行过程中受到复杂载荷和温度波动的影 响，微裂纹逐渐长大，最终相互联系产生断裂痪［３］ ，使焊接接头成为设备装置的薄弱点． 陈兴等人［４］ 对Ｔ形钎焊接头裂纹扩展进行了有限元数值模拟，结果表明采用Ｔ形接头的研究方法具有较强的可行性．在钎焊接头试验研究中，陈兴［４］和Ｓｏｌｔａｎｉ等人［４，５］分别采用圆棒搭接接头试样测试了钎焊接头的抗拉强度和抗剪强度． 目前关于板翅结构的焊缝失效机理研究尚不完 善，缺少完整的、可靠的力学性能试验测试标准［６，７］ ．文中根据板翅结构的实际受力情况，试制Ｔ形钎焊接头试样，并对其进行高温短时拉伸试验及其微观组织分析，进一步探讨板翅结构钎焊接头的失效机理，以期为钎焊板翅结构在高技术领域的设计应用提供指导． １ 试验方法 典型的板翅换热器结构如图１所示 ［８］ ，上下槽 道间的压力差使焊缝受垂直于焊面的拉伸力的撕裂 作用，微裂纹先在焊缝边缘产生，然后向焊面内部扩展．圆棒单轴拉伸和搭接接头拉伸试验方法得到的结果并不能准确表征板翅结构钎焊接头的力学性能．因此需采用与实际受力形式更接近的Ｔ形试样进行试验． 图1 板翅结构 Fig ．1 Schematic of pIate -fin structure 文中研究的换热器材料是抗腐蚀性强、耐高温的 不锈钢，板翅和隔板采用的均是３１６Ｌ．Ｔ形试样母材采用厚度为０．９ ｍｍ的３１６Ｌ板材，钎焊工艺参考文献［９］，钎料为ＢＮｉ２，示意图如图２所示． 图2 T 形试样尺寸（mm ） Fig ．2 Schematic of T type experimentaI for tensiIe prop -erties 万方数据

钎焊生产工艺(精选.)

钎焊生产工艺 钎焊生产工艺包括：钎焊前工件表面准备、装配、安置钎料、钎焊、钎后处理等各工序，每一工序均会影响产品的最终质量。 工件表面准备 钎焊前必须仔细地清除上件表面的氧化物、油脂、脏物及油漆等，因为熔化了的钎料不能润湿未经清理的零件表面，也无法填充接头间隙。有时，为厂改善母材的钎焊性以及提高钎焊接头的抗腐蚀性，钎焊前还必须将零件预先镀覆某种金属层。 (1)清除油污油污可用有机溶剂去除。 常用的有机溶剂有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。小批生产时町将零什浸在有机溶剂中清洗干净。大批生产中应用最广的是在有机溶剂的蒸汽中脱脂。此外，在热的碱溶液中清洗也可得到满意的效果。例如钢制零件可浸入70—80℃的10％苛性钠溶液中脱脂，铜和铜合金零件可在50g磷酸三钠，50g碳酸氢纳加1L水的溶液内清洗，溶液温度为60～80°C。零件的脱脂也可在洗涤剂中进行脱脂后用水仔细清洗。当零件表面能完全被水润湿时，表明表面油脂已去除干净。 对于形状复杂而数量很大的小零件，也可在专门的槽子中用超声波清洗。超声波去油效率高。 (2)清除氧化物钎焊前，零件表面的氧化物可用机械方法、化学浸蚀法和电化学浸蚀方法进行。 机械方法清理时可采用锉刀、金属刷、砂纸、砂轮、喷砂等去除零们：表面的氧化膜。其中锉刀和砂纸清理用于单件生产，清理时形成的沟槽还有利于钎料的润湿和铺展。批量生产时用砂轮、金属刷、喷砂等方法。铝和铝合金、钛合金的表面不宜用机械清理法。 化学浸蚀法广泛用于清除零件表面的氧化物，特别是批量生产中，因为他的生产率比较高，但要防止表面的过浸蚀。适用于不同金属的化学浸蚀液成分列于表1。对于大批量生产及必须快速清除氧化膜的场合，可采用，电化学浸蚀法(表2)。 表1 化学浸蚀液成分

焊接强度计算知识.

各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。 例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。 36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称

为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度，只计算工作焊缝的强度。 37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。 全焊透对接接头的各种受力情况见图31。图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。 受拉时的强度计算公式为 F σt＝───≤〔σ′t 〕 Lδ1 F 受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕 Lδ1 式中F——接头所受的拉力或压力（N）； L——焊缝长度（cm）； δ1——接头中较薄板的厚度（cm）；

σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠ 〔σ′t 〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2） 〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2） 计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。 解：查表得〔σ′t 〕=14200 N/cm2。 根据已知条件，在上述公式中，F=28400N，L=500mm=50cm，δ1=5mm=0.5cm，代入计算为 F 28400 σt＝─── ＝───── ＝1136N/cm2＜14200N/cm2 Lδ1 50×0.5 ∴该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作安全。 38 举例说明对接接头受剪切时的静载强度计算。 受剪切时的强度计算公式为 Q τ= ───≤〔τ′〕 Lδ1 式中Q——接头所受的切力（N）； L——焊缝长度（cm）；

联接螺栓强度计算方法

联接螺栓的强度计算方法

一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T= 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T= 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化 镀锌 粗加工表面- 取K＝，则预紧力 F＝T/*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm

计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =1σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302= MPa 强度条件： =≤*=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4、 倾覆力矩 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。 已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定， () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤

焊缝强度(计算书)

完全焊透的对接焊缝和T形连接焊缝设计计算书 Ⅰ.设计依据: 《钢结构设计手册上册》（第三版） 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003 Ⅱ.计算公式和相关参数的选取方法 一、焊缝质量等级的确定方法： 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质星等级： 1在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级； 2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车衔架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝.其质量等级不应低于二级。 4不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为： 1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50 t的中级工作制吊一车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级； 2）对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 ——(GB50017—2003 7.1.1) 二、焊缝连接计算公式 1、完全焊透的对接接头和T形接头焊缝计算公式 1）在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：

拉应力或压应力：c t w f f tl 或≤=σ ( GB 50017-2003 7.1.2 -1) 参数：N ——轴心拉力和轴心压力（N ）； w l ——焊缝计算长度，为设计长度减2t （有引弧板时可不减）（mm ）； t ——对接接头中连接件的较小厚度；T 形接头中为腹板的厚度（mm ）； w c w t f f 、——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查表2-5可得） （N/mm 2 ）； 2）在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(例如梁腹板横向对接焊缝的端部)，应按下式计算折算应力： w t f 1.13221≤+τσ (GB55017—2003 7.1.1.2-2) 注:1当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合,当tg θ≤1.5时焊缝的强度可不计算. 2 当对接焊缝和T 形对接焊缝与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时每条焊缝的长度计算时应减去2t 附表1-1 焊缝的强度设计值

不锈钢真空钎焊焊接接头的组织和力

生产应用 高温钎焊及扩散焊技术网上研讨会论文不锈钢真空钎焊焊接接头的组织和力学性能 内蒙古工业大学材料学院(呼和浩特市010062)陈芙蓉刘军董俊慧 北京航空制造工程研究所(100024)刘方军陈刚 摘要主要对采用BN-i2、B N-i5、B P-1、Cu四种不同钎料的1Cr18Ni9T i不锈钢真空钎焊焊接接头的显微组织和力学性能进行分析。结果表明:钎缝的组织与钎焊温度和钎料的成分等因素有关,在本次试验条件下,使用BN-i 2钎料钎焊得到的钎缝组织中出现了大量的化合物相;而采用其余三种钎料,即BN-i5、B P-1和Cu钎焊时,其钎缝 中只有少量的化合物相,钎缝接头的力学性能与其显微组织有关,使用BN-i2钎料钎焊的焊接接头力学性能较差, 而其余三种钎料钎焊的焊接接头力学性能较好。上述试验结果可为研究真空钎焊提供必要的试验数据和理论依 据。 关键词:真空钎焊不锈钢组织力学性能 MIC ROSTR UC TURE A ND MECHANIC AL PROPERTIES OF VACUU M BRAZED JOINTS OF1Cr18Ni9Ti STAINLESS STEEL Inner Mongolia Polytechnic University C hen Furong,Liujun,Dong Junhui Aviation Techniques Institute of Beijing L iu F angjun,C henGang Abstract The microstructure and mechanical properties of1Cr18Ni9Ti stainless steel vacuum brazed joints which using four kinds of brazi ng filler metals,that is B Ni-2,BNi-5,B P-1and Cu,are analyzed in this paper.The results show that,the microstructure of brazing seam are related to the brazing temperature and the compositi on of brazing filler metals.The micros truc- ture of brazing seam in which using BNi-2brazi ng filler metal is composed by large scale of chemical compounds;however,there are a small amount of chemical comp ounds in brazing seam using the other three kinds of brazi ng filler metals.The mechanical properties of brazed jointed are closely related to their microstructures.The mechanical properties of brazed joint usin g BNi-2are better than that of other three kinds of filler metals.These testing results can offer necessary tes ting data and theoretical basis for the study of vacuu m brazing. Key words:vacuum brazing,stainless steel,m icrostructure,mechanical properties 0前言 近年来,钎焊技术在各工业部门中占据着越来越重要的地位,尤其在电器仪表及国防工业中已成为不可取代的工艺方法。在对航空用合金如不锈钢、耐热合金、钛、铌、钽和其它一些高熔点金属进行钎焊时,一般采用真空钎焊。真空钎焊是在真空气氛中,不用钎剂而进行钎焊的一种方法。其优点在于:因不用钎剂显著提高了产品的抗腐蚀性,工艺的可控性好。目前,国内外学者对不锈钢真空钎焊工艺及其特性进行了研究,并取得了一定成果[1~2]。然而针对不同钎料对不锈钢组织和性能的探讨还较少。本文主要对采用四种不同钎料的不锈钢真空钎焊焊接接头的组织和力学性能进行了对比分析,其目的是通过对比不同钎料真空钎焊接头的力学性能,来评估它们钎焊接头力学性能的差异,从而为真空钎焊工艺研究提供一定的试验数据。 1试验材料和方法 1.1试验材料 母材选用1C r18Ni9Ti不锈钢,共采用四种钎料,分

焊接知识问答(焊接强度及焊接结构)

焊接知识问答(焊接强度及焊接结构) 各种焊接接头都有不同程度的应力集中，当母材具有足够的塑性时，结构在静开车破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响。 例如，侧面搭接接头在加载时，如果母材和焊缝金属都有较好的塑性，其切应力的分布是不均匀的，见图29。继续加载，焊缝的两端点达到屈服点σs，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到σs，故应力随加载继续上升，到达屈服点的区域逐渐扩大，应力分布曲线变平，最后各点都达到σs。如再加载，直至使焊缝全长同时达到强度极限，最后导致破坏。 36 什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？ 焊接结构上的焊缝，根据其载荷的传递情况，可分为两种：一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，见图30a、图30b，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝，见图30c、图30d，其应力称为联系应力。设计时，不需计算联系焊缝的强度，

只计算工作焊缝的强度。 37 举例说明对接接头爱拉（压）时的静载强度计算。 全焊透对接接头的各种受力情况见图31。图中F为接头所受的拉（压）力，Q为切力，M 1为平面内弯矩，M2为垂平面弯矩。 受拉时的强度计算公式为 F σt＝───≤〔σ′t〕 Lδ1 F 受压时的强度计算公式为σα＝───≤〔σ′α 〕 Lδ1 式中F——接头所受的拉力或压力（N）； L——焊缝长度（cm）； δ1——接头中较薄板的厚度（cm）； σ——接头受拉（σt）或受压（σα）时焊缝中所承受的应力（N/cm2）㈠ 〔σ′t〕——焊缝受拉时的许用应力（N/cm2） 〔σ′α〕——焊缝受压时的许用应力（N/cm2） 计算例题两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接焊在一起，两端受28400N的拉力，材料为Q235-A钢，试校核其焊缝强度。 解：查表得〔σ′t〕=14200 N/cm2。 根据已知条件，在上述公式中，F=28400N，L=500mm=50cm，δ1=5mm=0.5cm，代入计

高强度螺栓连接的设计计算.

第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 （中国建筑标准设计研究院，北京100044） 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 （G设计规范》B50017—2003）（简称钢规）指出目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏，其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出，摩擦面滑移量不大，因螺栓孔隙仅为115?2mm,而且不可能都偏向一侧，可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的，对结构构件定位影响不大，可以节省很多螺栓，这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中，一律采用摩擦型；第二阶，摩擦型连接成为承压型连接，要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力，其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计，虽然螺栓用量省了，但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏，房屋将不再成为整体，势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低，但地震的发生目前仍无法准确预报，低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多，但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的，现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高，结构按弹性设计允许摩擦面滑移，简直不可思议，只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来，笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式（图1）,类似破坏形式也常见于节点板连接，是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震，是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏，受到国际钢结构界的广泛关注。

钎焊定义

钎焊定义

钎焊 用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。 钎焊基本知识概述 1.1 概念 钎焊：利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。 较之熔焊，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化； 较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。 钎焊形成的焊缝称为钎缝。 钎焊所用的填充金属称为钎料。 钎焊过程：表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。 1.2 焊接材料 1.2.1 钎料：即钎焊时用做填充金属的材料。 1.2.1.1 对钎料的基本要求： ①低于工件金属的熔点；

②有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）； ③有与工件金属适当的溶解和扩散能力； ④焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。 1.2.1.2 分类 根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料 ①软钎料：即熔点低于450℃的钎料，有锡铅基、铅基（T<150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种，T=250℃）等合金。 软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接） 常用的软钎料有：锡铅钎料（应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T<100℃）、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。 软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。钎焊接头强度低（小于70Mpa）。 ②硬钎料：即熔点高于450℃的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。 硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等（主要用于机械零、部件的焊接） 常用的硬钎料有：铜基钎料、银基钎料（应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等）、铝基钎料（主要用于钎焊铝及铝合金）和镍基钎料（主要用于航空航天部门）等。 硬钎焊：指使用硬钎料进行的钎焊。钎焊接头强度较高（大于200Mpa）。 1.2.1.3 钎料的编号 国标：B（表钎料代号（Braze））+化学元素符号（表钎料的基本组元）+数字（表基本组元的质量分数（%））+元素符合（表钎料的其它组元，按含量多少排序，不标含

各种材料的真空钎焊

各种材料的真空钎焊 一、碳钢和低合金钢的钎焊 1、钎焊材料 （1）钎料碳钢和低合金钢的钎焊包括软钎焊和硬钎焊。软钎焊中应用量广的钎料是锡铅钎料，这种钎料对钢的润湿性随含锡量的增加而提高，因而对密封接头宜采用含锡量高的钎料。锡铅钎料中的锡与钢在界面上可能形成FeSn2 金属间化合物层，为避免该层化合物的形成，应适当控制钎焊温度和保温时间。几种典型的锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度如表1所示，其中以w(Sn)为50%的钎料钎焊的接头强度最高，不含锑的钎料所焊的接头强度比含锑的高。 表1 锡铅钎料钎焊的碳钢接头的抗剪强度 碳钢和低合金钢硬钎焊时，主要采用纯铜、铜锌和银铜锌钎料。纯铜熔点高，钎焊时易使母材氧化，主要用于气体保护钎焊和真空钎焊。但应注意的是钎焊接头间隙宜小于0.05mm，以免产生因铜的流动性好而使接头间隙不能填潢的问题。用纯铜钎焊的碳钢和低合金钢接头具有较高的强度，一般抗剪强度在150～215MPa，而抗拉强度分布在170～

340MPa之间。 与纯铜相比，铜锌钎料因Zn的加入而使钎料熔点降低。为防止钎焊时Zn的蒸发，一方面可在铜锌钎料中加入少量的Si；另一方面必须采用快速加热的方法，如火焰钎焊、感应钎焊和浸沾钎焊等。采用铜锌钎料钎焊的碳钢和低合金钢接头都具有较好的强度和塑性。例如用B-Cu62Zn钎料钎焊的碳钢接头抗拉强度达420MPa，抗剪强度达 290MPa，银铜站钎料的熔点比铜锌钎料的熔点还低，便于针焊的操作。这种钎料适用于碳钢和低合金钢的火焰钎焊、感应钎焊和炉中钎焊，但在炉中钎焊时应尽量降低Zn的含量，同时应提高加热速度。采用银铜锌钎料钎焊碳钢和低合金钢，可获得强度和塑性均较好的接头，具体数据列于表2中。 表2 银铜锌钎料钎焊的低碳钢接头的强度 （2）钎剂钎焊碳钢和低合金钢时均需使用钎剂或保护气体。钎剂常按所选的钎料和钎焊方法而定。当采用锡铅钎料时，可选用氯化锌与氯化铵的混合液作钎剂或其他专用钎剂。这种钎剂的残渣一般都具有很强的腐蚀性，钎焊后应对接头进行严格清洗。 采用铜锌钎料进行硬钎焊时，应选用FB301或FB302钎剂，即

焊接接头强度与韧性的计算

焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述 1 焊接接头的强度匹配 长期以来，焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。在实际的焊接结构中，焊缝与母材在强度上的配合关系有三种：焊缝强度等于母材（等强匹配），焊缝强度超出母材（超强匹配，也叫高强匹配）及焊缝强度低于母材（低强匹配）。从结构的安全可靠性考虑，一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等，即所谓“等强”设计原则。但实际生产中，多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料，而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。熔敷金属不等同于焊缝金属，特别是低合金高强度钢用焊接材料，其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多。所以，就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。超强匹配是否一定安全可靠，认识上并不一致，并且有所质疑。九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值”不大于98MPa；美国的学者Pellini则提出〔1〕，为了达到保守的结构完整性目标，可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝（即低强匹配）；根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果〔2〕，低强匹配也是可行的，并已在工程上得到应用。但张玉凤等人的研究指出〔3〕，超强匹配应该是有利的。显然，涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则，还缺乏充分的理论和实践的依据，未有统一的认识。为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据，清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”。课题的研究内容有：490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度，690～780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度，无缺口焊接接头的抗拉强度，深缺口试样缺口顶端的变形行为，焊接接头的NDT试验等。大量试验结果表明： （1）对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢，选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素，选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理。该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。因此，仅考虑强度而不考虑韧性进行的焊接结构设计，并不能可靠地保证其使用的安全性。 （2）对于抗拉强度690～780MPa级的高屈强比高强钢，其焊接接头的断裂性能不仅与焊缝的强度、韧性和塑性有关，而且受焊接接头的不均质性所制约，焊缝过分超强或过分低强均不理想，而接近等强匹配的接头具有最佳的断裂性能，按照实际等强原则设计焊接接头是合理的。因此，焊缝强度应有上限和下限的限定。

(完整word版)试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度

1. 试计算如图所示钢板与柱翼缘的连接角焊缝的强度。已知N=390kN （设计值），与焊缝之间的夹 ) 10200(87.022l h w e f -?? 23 /6.91)10200(87.02101952mm N l h N w e y f =-???==τ 满足）(1601596.91)22 .17.158()(2222MPa f MPa w f f f f =<=+=+τβσ 14. 求图示钢梁所能承受的最大均布荷载设计值（含自重），已知梁截面为热轧普通工字钢I45a,其截面特性为 A=102cm 2 I X =32240cm 4 w x =1430cm 3 I y =855cm 4 w y =114cm 3 材料为Q235,强度设计值?=215 N/mm 2 ，梁两端不能扭转，跨中无侧向支撑点，挠度不起控制作用，截面无削弱。整体稳定系数?b =0.44. m kN mm N l W f q W f ql M f W M x b x b x b maz /36.13/36.13900010143044.0215888 1 2322max ==????==??==?=???

即 kN N n n f A N n 5.728728500915.0121510325.01211==?-??=-= II-II 截面净截面面积为 2 2201221146.294.1]15.235.75.4)13(52[])1(2[cm t d n e a n e A II n =??-+-+?=-+-+=kN N n n f A N II n 1.760760100915.012151046.295.0121==?-??=-= III-III 截面净截面面积为 2098.284.1)15.2225()(cm t d n b A III III n =??-=-= 因前面I －I 截面已有n 1个螺栓传走了（n 1/n ）N 的力，故有f A N n n n n III n III ≤--)5.01(1

钎焊基本知识

钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件(母材)与钎料加热到高于钎料熔点，但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而实现连接焊件的方法。钎焊接头形成包括三个基本过程： 1) 液态钎料要润湿焊件金属，并能在焊件表面铺展； 2) 通过毛细作用致密地填满接头间隙； 3) 钎料能同焊件金属之间发生作用，从而实现良好的冶金结合。 钎焊机理 漫流 漫流也叫扩展或铺展，它是一种物理现象，服从一般的力学规律，没有金属化学的变化。通常低表面能的材料在高表面能的材料上漫流。正如前面所述，漫流过程就是整个系统的表面自由能减小的过程。一个系统两个元件自由能相同时，不会产生漫流。在电子锡焊装联中，我们所讨论的一般都是液相体在固体表面上的漫流，漫流与液体的表面能，固体的表面性质等有关。这是一种液体没固体表面的流动即流体力学问题，同时也有毛细作用。漫流是浸润的先决条件。 浸润（Wetting） 软钎焊的第一个条件，就是已熔化的焊料在要连接的固体金属的表面上充分漫流以后，使之熔合一体，这样的过程叫作“浸润”（或润湿）。粗看起来，金属表面是很光滑的。但是，若用显微镜放大看，就能看到无数凹凸不平，晶粒界面和划痕等，熔化的焊料没着这种凹凸与伤痕，就产生毛细作用，引起漫流浸润。 产生浸润的条件:为了使已熔焊料浸润固体金属表面，必须具备一定的条

件。条件之一就是焊料与固体金属面必须是“清洁”的，由于清净，焊料与母材的原子间距离就能够很小，能够相互吸引，也就是使之接近到原子间力能发生作用的程度。斥力大于引力，这个原子就会被推到远离这个原子的位置，不可能产生浸润。当固体金属或熔化的金属表面附有氧化物或污垢时，这些东西就会变成障碍，这样就不会产生润湿作用，金属表面必须清洁，这是一个充分条件。 表面张力 表面张力是液体表面分子的凝聚力，它使表面分子被吸向液体内部，并呈收缩状（表面积最小的形状）。液体内部的每个分子都处在其它分子的包围之中，被平均的引力所吸引，呈平衡状态。但是，液体表面的分子则不然，其上面是一个异质层，该层的分子密度小，平均承受垂直于液面、方向指向液体内部的引力。其结果，出现了在液体表面形成一层薄膜的现象，表面面积收缩到最小，呈球状。这是因为体积相同、表面积最小的形状是球体。这种自行收缩的力是表面自由能，这种现象叫做表面张力现象，这种能量叫做表面张力或表面能。这个表面能是对焊料的润湿起重要作用的一个因素。 毛细管现象 将熔化的清洁的焊料放在清洁的固体金属表面上时，焊料就会在固体金属表面上扩散，直到把固体金属润湿。这种现象是这样产生的：焊料借助于毛细管现象产生的毛细管力，沿着固体金属表面上微小的凸凹面和结晶的间隙向四方扩散。 液态金属不同于固体金属，其点阵排列不规则，以原子或分子的形态做布朗运动。因此，处在这种状态下的金属具有粘性和流动性，而没有强度。在这种情况下，金属在熔点附近的体积变化为3~4%左右。

角焊缝强度计算.

锅炉角焊缝强度计算方法 JB/T 6734-1993 中华人民共和国机械行业标准 JB/C 6734-1993 锅炉角焊缝强度计算方法 主题内容与适用范围 本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法 本标准适用于额定蒸汽压力大于2.5MYa固定式蒸汽锅炉锅筒,集箱和管道」_各种骨接 头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造,安装与运输过程中所 用受力构件的连接焊缝. 2名词术语及符号说明 2.1名词术语 2.1.1对接接头 两焊件端面相对平行的接头 2.1.2角接接头 两焊件端面问构成大于300,小于135'夹角的接头 2.1.3'r形接头 一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头_飞 2.1.4搭接接头 两焊件部分重叠构成的接头, 2.1.5圆钢连接接头 两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头) 2.1.6对接焊缝 在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝. 2.1.7角焊缝 沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝 2.1.8正面角焊缝 焊缝轴线与焊件受力方向相垂直的角焊缝,见图2-1 2.1.9侧面角焊缝 焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝,见图2-2 2.1.10纵向焊缝 沿焊件长度方向分布的焊缝. 2.1.11横向焊缝 垂直于焊件长度方向的焊缝. 机械工业部1993-08-21批准1993-10-01实施 1962 2.1.12环形焊缝 沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝. 图2-1正面角焊缝图2-2侧面角焊缝 2.1.13承载焊缝 焊件上用作承受荷载的焊缝 2.1.14非承载焊缝

焊件上不CL接承受荷载,只起连接作用的焊缝,习惯上称联系焊缝. 2.1.15坡口深度 焊件开坡口时,焊件端部沿焊件厚度方向加_r掉的尺寸 2.1.16焊脚尺寸 在角焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度. 2.1.17焊缝计算厚度 设计焊缝时使用的焊缝厚度. 2.1.18焊缝计算长度 计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度;不封闭焊缝的计算 长度,对每条焊缝取其实际长度减去l Omm 2.1.19焊缝计算厚度截面积 焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积. 2.1.20全焊透型焊缝 焊缝在其连接部位的全厚度上,用熔敷金属充分连接,无未焊透的部位,见图2-3必 要时,全焊透型焊缝可用角焊缝进行加强 2.1.21部分焊透型焊缝 焊件在其连接部位的部分厚度上用熔敷金属连接,尚有未焊透的部位,见图2-4必要 时,部分焊透焊缝可用角焊缝进行加强. 2.2符号说明 G焊缝计算厚度,二; A—焊缝计算厚度截面积,例n2; b—耳板宽度,mm; bI—搭接焊横向焊缝长度,mm; b2—搭接焊纵向焊接长度,圆钢与钢板连接焊焊缝长度,二; b3.佑—弯头耳板尺寸,mm; F3,13,,B2- 'F形接头焊缝长度,mm; 1963 图2-3全焊透型焊缝 图2-4部分焊透型焊缝 .—横向耳板与集箱及耳板与弯头连接焊缝圆弧部分的弦长,mm; d—管接头装配前筒体上的开孔直径,二; 试)—管接头外径,mm; d,—管接头内径,mm; d,,d2—大,小圆钢直径,二; D;—筒体内径,mm; .—耳板与弯头连接焊缝直段部分的长度,,; 厂—管接头,T形接头坡口深度,二; F-集中力,N; FFy.,凡-.r , y,二方向上的集中力,N; h—耳板孔中心沿耳板高度方向到连接焊缝的距离,mm; hi, h2—耳板孔中心沿耳板高度方向至连接焊缝的最大和最小距离,二;

螺栓强度计算.doc

15.2.1 单个螺栓连接的强度计算 螺纹连接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或连接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部 ，然后按照标准选定螺纹公称直分都不需要进行强度计算。所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d 1 径（大径）d，以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓连接强度计算 松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，连接并不受力。图15.3所示吊钩尾部的连接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时，其强度条件为 (15-6) （15-7） 或 ——螺纹小径，mm； 式中： d 1 [σ]——松连接螺栓的许用拉应力，Mpa。见表 15.6。 图15.3 2. 受 拉 紧 螺 栓 连 接 的 强 度 计 算 根

所受拉力不同，紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三

。 ①只受预紧力的紧螺栓连接 右图为靠摩擦传递横向力F 的受拉螺栓连接，拧紧螺母后，这时

栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4 F` /π 2 d 1外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应力：

对于螺栓 故螺栓 或 式 ② 受 预 紧 力 和 工 作 载 荷 的 紧 螺 栓 连 接 。 图 15 .5 所 示 压 力 容 器

角焊缝强度计算

角焊缝强度计算 锅炉角焊缝强度计算方法JB/T 6734-1993中华人民共和国机械行业标准JB/C 6734-1993锅炉角焊缝强度计算方法主题内容与适用范围本标准规定了锅炉角焊缝强度计算方法本标准适用于额定蒸汽压力大于 2.5MYa 固定式蒸汽锅炉锅筒集箱和管道」_各种骨接头连接焊缝和焊接到锅炉受压元件土受力构件的连接焊缝以及在制造安装与运输过程中所用受力构件的连接焊缝.2 名词术语及符号说明2.1 名词术语2.1.1 对接接头两焊件端面相对平行的接头2.1.2 角接接头两焊件端面问构成大于 300小于 135夹角的接头2.1.3r 形接头一焊件之端面与另一焊件表面构 成直角或近似直角的接头_飞2.1.4 搭接接头两焊件部分重叠构成的接头2.1.5 圆钢连接接头两圆形焊件表面连接或一圆形焊件与一非国形焊件连接的接头2.1.6 对接焊缝在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件表面间焊接的焊缝.2.1.7 角焊缝沿两直交或近直交焊件的交线所焊接的焊缝2.1.8 正面角焊缝焊缝轴线与 焊件受力方向相垂直的角焊缝见图 2-12.1.9 侧面角焊缝焊缝轴线与焊件受力方向相平行的角焊缝见图 2-22.1.10 纵向焊缝沿焊件长度方向分布的焊缝.2.1.11 横向焊缝垂直于焊件长度方向的焊缝.机械工业部 1993-08-21 批准 1993-10-01 实施19622.1.12 环形焊缝沿筒形焊件分布的头尾相接的封闭焊缝.图 2-1 正面角焊缝图 2-2 侧面角焊缝2.1.13 承载焊缝焊件上用作承受荷载的焊缝2.1.14 非承载焊缝焊件上不 CL 接承受荷载只起连接作用的焊缝习惯上称联系焊缝.2.1.15 坡口深度焊件开坡口时焊件端部沿焊件厚度方向加_r 掉的尺寸2.1.16 焊脚尺寸在角 焊缝横截面中画出的最大直角三角形中直角边的长度.2.1.17 焊缝计算厚度设计焊缝时使用的焊缝厚度.2.1.18 焊缝计算长度计算焊缝强度时使用的焊缝长度.封闭焊缝的计算长度取实际长度不封闭焊缝的计算长度对每条焊缝取其实际长度减去 l Omm2.1.19 焊缝计算厚度截面积焊缝计算厚度与焊缝计算长度的乘积.2.1.20 全焊

第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理分解

148 第6章 结构件及连接的疲劳强度 随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。 6.1 循环作用的载荷和应力 起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。 起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个 循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。 6.1.1 循环应力的特征参数 (1) 最大应力 一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用max σ表示。 (2) 最小应力 一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用min σ表示。 (3) 整个工作循环中最大应力值 构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用max ?σ 表示。 (4) 应力循环特性值 一个循环中最小应力与最大应力的比值，用min max r σσ=表示。 (5) 循环应力的应力幅 一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用σ?表示。