基于疲劳强度的焊接结构设计与分析_丁剑伟

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1、·92·煤矿机电2012年第3期基于疲劳强度的焊接结构设计与分析丁剑伟，王敬源(昆山晋桦豹胶轮车制造有限公司，江苏昆山215321)摘要:通过分析影响焊接结构疲劳强度的各种因素，从焊接结构设计和焊缝工艺设计两个方面阐述了提高焊接结构疲劳强度的一些措施，利用疲劳强度理论进行焊接结构设计是实现焊接结构可靠性设计的重要前提。关键词:焊接结构;疲劳强度;焊缝工艺+中图分类号:TH161．3文献标识码:B文章编号:1001－0874(2012)03－0092－04DesignandAnalysisofWeldingStructureBas

2、edonFatigueStrengthDINGJian-wei，WANGJing-yuan(KunshanJin-hua-baoTyre-WheeledVehicleCo．，Ltd．，Kunshan215321，China)Abstract:Bymeansofanalyzingtheimpactfactorsofweldingstructure’sfatiguestrength，themeasuresforimprovinganti-fatiguestrengtharedescribedfromweldingstructured

3、esignandweldingtechnique．Finallyillustratesthatusefatiguestrengththeoryistheimportantpremiseofvehicle’sreliability．Keywords:weldingstructure;fatiguestrength;weldingtechnique焊接结构的基本形式分别有:对接、角接、搭0引言接、T形接、十字接头等，如图1所示。矿用车辆的钢结构大多为板梁结构，基本采用焊接的方式连接。随着国家对大型现代化煤矿建设的不断推进，煤矿辅助运

4、输车辆焊接结构将承受更大的静载荷和动载荷，疲劳失效的现象更易频繁发生。为了改善我公司车辆产品中某些焊接结构疲劳失效频繁发生的问题，本文通过分析影响焊接结构疲劳强度的因素入手、从焊接结构设计和焊缝工艺图1焊接结构的基本形式设计这2个方面，阐述提高焊接结构疲劳强度的一1．2焊接结构的特点些有效措施。与铆接、胶接等其它机械联接的结构相比，焊接1焊接结构的基本形式、特点及设计要求结构具有以下几个特点:1)结构紧凑，节约材料，工艺简便，生产周期1．1基本形式檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿

5、檿檿檿檿檿和自我诊断，提高了矿井生产的安全性和自动化程(1)．［3］尹文波，张鲁花，张惠民．煤矿井下中央水泵房自动化控制系度，降低了运行成本，延长了设备使用寿命等，具有统设计［J］．煤矿机电，2010(2)．较好的经济效益。作者简介:王新环(1979－)，女，讲师。2005年毕业于河南理工大参考文献:学(硕士学位)，现从事教学和科研工作，研究方向为工业过程控制［1］王华，王言堂，刘猛．矿井中央水泵房自动化排水系统的设计和特种电动机控制，发表论文多篇。［J］．煤矿机电，2010(5)．(收稿日期:2012－01－09;责任编辑:姚

6、克)［2］熊树．矿井中央泵房自动控制系统［J］．工矿自动化，20052012年第3期煤矿机电·93·短。疲劳强度相当接近，其近缝区金属机械性能变化对2)可对铸、锻、压和切削加工后的产品进行装对接接头的疲劳强度影响较小。在实际焊接结构配加工，以简化工艺，降低成本，缩短生产周期，提高中，如果热影响区的尺寸不大，就不会降低焊接接头经济效益。的疲劳强度。3)焊接结构的残余应力，隐蔽性缺陷(如:裂缝、气孔、夹渣、未焊透)等，会影响结构的寿命或使用安全性。1．3焊接结构的一般要求1)保证结构的使用性能(如强度、刚度等)。2)尽量使焊接应力与

7、变形减至最小。3)尽可能节约用材。4)合理选择焊接方法。5)方便施工和对焊接质量的检查。2影响焊接结构疲劳强度的因素应力集中、焊件表面状态、截面尺寸、承载情况、(a)(b)(c)(d)(e)(f)接头近缝区的性能、焊接残余应力等都可能对焊接图2接头形式对疲劳强度的影响结构的疲劳强度产生影响。2．3残余应力的影响2．1应力集中的影响内应力对疲劳强度的影响，从理论上可以看出，国际焊接学会曾指出:“焊接结构的疲劳寿命在有内应力的情况下，当应力循环中最大应力σmax依赖于结构内各焊接接头的疲劳强度，而焊接接头到达σs时，内应力将因应力全

8、面达到屈服而消除，的疲劳强度主要取决于对接头施加的应力范围，以因此，只有当σm达到一定数值时(即σm+σa=及接头形式所决定的应力集中情况。”σs)，内应力对疲劳强度才会没有影响，而当σm小焊接结构中，焊接接头形式不同，对接头的疲劳于此值时，则σm越小，内应力的