焊接结构讲义20100512

1 焊接结构讲义 武汉大学动力与机械学院材料工程系 张建强 2 0 0 8 年 8 月 2 第 1 章 绪论(Introduction) 主要内容：主要学习和掌握焊接结构、焊接结构学的内涵和区别，连接效率（接头系数）等概念。焊接结构的特点（优点、存在的问题）、获得优质、可靠焊接结构的条件。 重点内容：焊接结构的特点、获得优质焊接结构的条件。 基本概念： 焊接结构(Welded Structures-W.S)的含义：由焊接工艺方法加工、制造而成的结构。 焊接结构学：焊接结构在外载荷作用下，应力应变分布、变形及断裂的一门科学。 铆接结构(Riveted Structures－R.S)：采用铆接工艺加工、制造的结构。 1.1 焊接结构的特点（优点、存在的问题） 1.1.1 焊接结构的优点 （ 1）连接效率（接头系数）高 连接效率(Joint Efficiency)：接头的断裂强度与母材的断裂强度之比（非抗拉强度）乘以百分数。即连接效率K=接头的断裂强度/母材的强度×100％ 对于 W.S，正常、完整的对接接头，K=100％，如果接头中存在焊接缺陷 K<100%. 而对于 R.S，K 总是小于 100％，一般约为 70％左右。 （ 2）水密性和气密性好(water and air tightness) 对于 R.S，water and air tightness 很难保证。 而对于 W.S，很容易保证 water and air tightness。 （ 3）结构的重量减轻 对于壳体结构(hull structures)，用焊接方法加工，其重量可减少（轻）10～20％以上。 （ 4）简化结构设计（simple structural design） （ 5）缩短制造周期、降低制造成本 1）可以把结构划分成若干段，预先在厂内或车间内制作成许多分装件。 2）在现场或工地装配成整体结构。 例如：一艘 20 万吨的油轮采用焊接3 个月便可下水，而采用铆接需要1 年以上才能下水。 （ 6）加工厚度不受限制 对于 R.S，2英寸，即50.8mm 时，铆接过程困难很大，而对于 W.S， 无限制， 依使用要求而定。 因此，焊接结构广泛应用于 ship, space, rocket, deep diver submarine, nuclear reactor 等方面，另外，我国先后建成的72，500KW 水轮机工作室，12，000 吨水压机，125，00KW 汽轮机转子以及600MW 气轮机转子，120 吨的水轮机工作室等。 1.1.2 焊接结构存在的问题(problems with welded structures) 由焊接结构本身的特点所决定（增渊兴一－Masubuchi MIT美籍日本人） 3 （1）止裂困难(difficult-to-arreast fractures) 在R.S ...