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某工程部分節(jié)點是多根桿件焊接相連，節(jié)點結構復雜，自重約100kg，采用壁厚約10mmQ345B鋼板拼焊而成，內有筋板加固，整體構件體積小，剛度大。其中節(jié)點牛腿內翼板與中間板采用全熔透焊縫，節(jié)點牛腿的主焊縫采用部分熔透焊縫，節(jié)點中間勁板與外翼緣板的焊縫及中間勁板與牛腿腹板的焊縫采用部分熔透焊縫，因此在節(jié)點部位存在焊接殘余應力。本文采用盲孔法對節(jié)點進行殘余應力檢測，同時采用振動時效工藝消除節(jié)點殘余應力，研究振動時效工藝的有效性。

盲孔法殘余應力檢測步驟

盲孔法測殘余應力分兩步，*一步進行釋放系數的標定，第二部進行構件殘余應力檢測。本次儀器采用聚航科技生產的JHMK殘余應力檢測儀，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK鉆孔裝置組合而成，軟件式操作，數據實時顯示，實時保存。

釋放系數的標定

1. 將應變片粘貼在被測位置，連接應變儀，將試件裝在材料試驗機中并進行調整，施加初載P0，加載到P，讀取各應變讀數，重復加卸載三次，取平均值得鉆孔前ε₁、ε₂、ε₃。

2. 從試驗機上卸下試件，鉆孔。

3. 將鉆孔后試件重新裝到試驗機上，施加初載P0，加載到P，讀數，重復三次，取平均值得鉆孔后得ε₁、ε₂、ε₃。

4. 計算出釋放系數值A=0.4443με/MPa，B=0.3271με/MPa。

殘余應力檢測

在測得釋放系數后即可進行構件殘余應力檢測，根據構件焊縫分布情況布置測點，測點主要布置在焊縫位置以及焊縫熱影響區(qū)，每個相似點布置兩個應變片，振前鉆孔測試一點，振后再鉆孔測試一點。本次實驗僅對1號和2號桿件與節(jié)點相連區(qū)域的殘余應力進行了測試，共有9個測點。

振動時效工藝

本次實驗采用了振動平臺處理的方法，平臺尺寸為800*800mm。設備采用聚航科技生產的JH-700A振動時效設備，采用高速變頻伺服電機，激振力大，效果好。

由于節(jié)點形狀復雜，此次試驗根據激振器在平臺上的裝夾位置分兩次振動進行，*一次振動進行了15min。平臺由四個專用橡膠墊沿四邊居中四點支撐，橡膠墊的所產生彈性懸浮和儲能效應，保證了構件共振和亞共振的形成。可保證振動工藝的執(zhí)行。采用1%的偏心距，找到共振點后振動15min。第二次振動是為了使節(jié)點產生不同的振型，調整激振器位置，其他保持不變。找到共振點后振動10min。這2次振動，在工藝后期都出現比較明顯的振幅上升，或下降的現象，按GB/T25713-2010標準進行效果評估，表明振動時效工藝是有效的。

殘余應力檢測結果分析

 

表1給出了振動前后1、2桿件與節(jié)點板焊接位置的殘余應力。

從表中數據可以看出，在焊縫位置殘余應力*大，其次是靠近焊縫位置的熱影響區(qū)，*大殘余應力為453.7MPa，其中2號桿件與節(jié)點焊接位置的殘余應力小于1號桿件與節(jié)點焊接位置的殘余應力。從表中振前和振后殘余應力比較可以發(fā)現，測點1和測點2的*一主應力在振前和振后發(fā)生了變號現象，而且*一主應力的*對值有所增加，其余測點則大多表現為振前和振后主應力同號，且應力的*對值大幅下降，從表中可以看出，消除應力效果比較明顯，平均可消除40%以上的殘余應力，部分位置可消除50%的殘余應力。振動后*大與最小殘余應力的差值小于振動前的差值。從以上兩點，根據GB/T25713-2010標準可以判定此次振動時效工藝是有效的。

結論

1. 本次實驗發(fā)現，對于多次焊接的結構，焊接殘余應力不容忽視，焊縫和焊縫熱影響區(qū)部位的殘余應力甚至超過了鋼材的屈服強度，因此對于復雜的焊接結構，有必要進行殘余應力的分析，以此來評價節(jié)點的實際受力性能；

2. 盲孔法進行焊接殘余應力檢測，孔之間的位置以及孔的深度對測試結果影響較大，本次試驗中部分殘余應力實測結果遠遠超過鋼材的抗拉強度，主要由于鉆孔時孔邊必然形成應力集中，孔邊將進入局部塑性，應力重新分布，應變片感受的釋放應變將不同于彈性情況，包含有塑形應變，使測量的釋放應變偏大，因此測量的應力結果總是偏高。

3. 振動時效工藝是一種操作方便、經濟實用的方法，本次實驗表明振動前后大部分殘余應力得以消除，實際工程中可以采用該種方式進行殘余應力消除。