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焊接结构讲义20100512

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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 ...

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