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焊接接头局部力学性能现场测量装置的研制

作　者: 郝建明
导　师: 朱亮
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 现场测量装置双孔微剪切焊接接头局部力学性能
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

焊接接头不同程度的存在着力学性能不均匀性。常规的单轴拉伸试验只能得到焊接接头的整体强度及其变形性能,无法评定接头不同区域的局部力学性能,而这些局部力学性能的信息对改善焊接工艺,提高接头的性能是必要的。测定材料局部力学性能的方法,主要有压缩法,微拉伸法,但是大部分实验装置都不能实现现场测量。基于双孔微剪切试验方法,研制一种可以现场测量焊接接头局部力学性能的测试装置。装置由驱动加载单元、装置固定单元、位移-载荷检测单元组成；驱动加载单元主要由直流电动机、丝杆、带滚轮的滑块和装有压头的摆动杆组成；装置固定单元由固定小爪和U型槽组成；载荷-位移检测单元由位移传感器和载荷传感器组成。此装置的优点是可对正在服役的焊接接头的局部力学性能实现现场测量,而对材料的使用性能无任何影响,可近似为无损检测。利用此装置无需制备试样,在材料的被测区域两侧打两个直径为6mm的双孔,利用双孔将装置固定,压头从小桥的一侧对小桥加载直至破坏,LabVIEW计算机软件控制系统记录试验所得到的载荷-位移数据,通过LabVIEW软件转换得出对应的剪切应力-应变曲线,进而得出焊接接头不同区域的屈服强度和抗拉强度,评定了焊接接头的局部力学性能。为了得出双孔微剪切试验的屈服剪应力与拉伸试验的屈服强度,双孔微剪切试验的最大剪应力与拉伸试验的抗拉强度之间的相关性,对6063铝合金挤压型材、紫铜和x70管线钢轧制板,分别进行双孔微剪切试验和单轴拉伸试验,得出屈服剪应力与屈服强度,最大剪应力与抗拉强度的相关性。利用此相关性得出6063铝的真应力-真应变曲线。在6063铝合金和x70管线钢焊接接头上进行双孔微剪切试验和HV硬度试验,利用双孔微剪切试验与拉伸试验之间的相关性对焊接接头局部区域的强度进行转换,得出焊接接头上的强度的分布,对比焊接接头的强度和硬度分布,其强度和硬度分布相似。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-21
  1.1 课题的背景与意义  10-11
  1.2 材料局部力学性能测试方法国内外研究现状  11-19
    1.2.1 压缩法  11-16
    1.2.2 平面压头测量法  16
    1.2.3 硬度隐射法  16-17
    1.2.4 微拉伸法  17
    1.2.5 微剪切法  17-19
  1.3 本论文的主要研究内容  19-21
第2章双孔微剪切现场测量系统的设计  21-36
  2.1 引言  21
  2.2 试验原理  21-22
  2.3 现场测量装置的机械设计  22-23
  2.4 驱动加载单元  23-28
    2.4.1 杆的设计  23-24
    2.4.2 摆杆的设计  24-25
    2.4.3 压头的设计  25-26
    2.4.4 滑块小车设计  26
    2.4.5 轴承设计  26-27
    2.4.6 直流电机和联轴器的选型  27-28
  2.5 载荷-位移检测单元  28-30
    2.5.1 载荷传感器和位移传感器标定  29-30
  2.6 装置固定单元  30-32
    2.6.1 固定小爪设计  31-32
    2.6.2 U型槽设计  32
  2.7 现场测量装置的仪器化  32-35
  2.8 本章小结  35-36
第3章双孔微剪切实验与拉伸实验的相关性  36-43
  3.1 引言  36
  3.2 实验材料  36
  3.3 试验方法  36-37
  3.4 双孔微剪切试验  37-38
  3.5 拉伸试样的制备  38-39
  3.6 现场测量装置双孔微剪切试验与拉伸试验结果的相关性  39-40
  3.7 6063 铝双孔微剪切实验与拉伸实验的真应力-真应变曲线  40-41
  3.8 本章小结  41-43
第4章焊接接头的局部强度的评定  43-46
  4.1 引言  43
  4.2 试验材料及其焊接规范  43-45
  4.3 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-51
致谢  51-52
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  52

焊接接头局部力学性能现场测量装置的研制

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