实践中薄板板材焊接工艺的分析

 在实践中，合理的结构设计不但能满足力学的分析要求，而且还能合理地实现焊接工艺的要求。这就需要设计者有丰富的工艺知识和经验。

板材，特别是薄板，在焊接过程中易出现波浪变形或局部的圆形或椭圆形的鼓包，在一些中厚、薄板的对接焊中，易在焊缝附近形成凹陷使整个板面扭曲变形。对板材的圆形鼓包(图2-4)，可看成周边固定的板材在均布载荷q作用下所形成的弯曲板，其中心的挠度f为

(2-2)

图2-4　薄板的鼓包式变形

式中　q——均布载荷，

；

F——作用在板材上的压力；

r——鼓包半径；

C——板材的圆柱刚度，且

；

E——板材的弹性模量；

δ——板材厚度；

ν——板材的泊松比，取ν=0.30。

将q值和C值代入式(2-2)后，经变换得

(2-3)

若通过实验测得板材变形后的f、r值，即可利用式(2-3)计算出F值，此值就是所需的夹紧力。因为式(2-3)是在弹性力学基础上得出的，若夹紧后的应力超过屈服点，此式的应用便失去了意义。为此，还要验算板材鼓包中心的应力

(2-4)

若将

代入式(2-4)得

(2-5)

再将式(2-3)代入式(2-5)得

(2-6)

由式(2-6)可根据鼓包的实测尺寸算出板中的应力值σ，若该应力超过屈服点σs，则此时的夹紧力Fs可利用式(2-5)并将σ置换成σs后得到

(2-7)

在实际夹紧装置上，按式(2-3)或式(2-7)算出的夹紧力并不是均匀地分布在整个鼓包上，而是分布在沿被焊坡口长约鼓包直径的两段平行线上，此时，可近似认为每单位坡口长度的计算夹紧力

(2-8)

同理，若σ>σs时，则每单位坡口长度的计算载荷为

(2-9)