焊接空心球節(jié)點是*架結構應用廣泛的節(jié)點形式之一。焊接結構突出的特點是容易產(chǎn)生殘余應力。殘余應力對結構和焊接接頭的抗脆斷能力、抗應力腐蝕開裂以及高溫蠕變開裂的能力有不同程度的影響，尤其是對鋼結構的疲勞強度影響較大。殘余應力的產(chǎn)生與焊接構件的形狀、尺寸、焊接方法等客觀因素密切相關，因而相關問題的研究也較為復雜。本文主要是通過盲孔法對焊接空心球節(jié)點球面焊趾處進行殘余應力檢測，分析其應力分布規(guī)律。
試件介紹及相關儀器應用
試驗所用的CQ1、CQ2、CQ3種焊接空心球節(jié)點為Q235-B鋼材。
試驗采用JHMK盲孔法測量儀器測量焊接殘余應力，試驗主要包括應變片的粘貼和鉆孔測量兩部分內(nèi)容。試驗用到的主要儀器是JHZK殘余應力鉆孔裝置、JHYC靜態(tài)電阻應變儀等。
焊接空心球節(jié)點殘余應力檢測
測點的選擇與布置
根據(jù)焊接空心球節(jié)點球面特性，在進行殘余應力檢測時，應將測量點布置在球面焊趾處，然后在殘余應力較大處密布測點，即可得到更準確的球面焊接殘余應力分布曲線。當鉆孔深度達到1.2倍孔徑時，表面應力進一步釋放是極小的，所測得的應變值將趨于穩(wěn)定。在本次試驗中，沿球面均勻布置8個測點，每個測點盲孔直徑為1.5mm，孔深2mm。打孔順序為1-5-7-3-2-6-4-8。
應變片的粘貼
本次試驗中，焊接殘余應力測點處的主應力方向未知，因此應選用三向應變花。在粘貼應變花時，要對試件表面進行打磨處理，以確保應變花與試件表面接觸良好。借助萬用表監(jiān)測應變花與試件表面絕緣后再連接靜態(tài)應變儀并調(diào)零。
殘余應力檢測步驟
盲孔法殘余應力檢測步驟主要是有安裝鉆具對中、鉆孔、檢測電阻應變儀讀數(shù)三部分。在測點處固定好鉆孔臺座，在塞入2mm厚墊片后打開電鉆開始垂直鉆孔。待1-2min后測讀應變儀讀數(shù)。
本試驗關鍵環(huán)節(jié)為：1.鉆孔切削應力與切削熱。鉆孔過程中，*具的切削作用會引起孔周塑性擠壓。此外鉆頭切削速度過快及切削熱也會對構件中的焊接殘余應力產(chǎn)生影響。
- 鉆孔偏心。三向應變花的三個應變片軸線的交點即為測點，若鉆孔偏心后，所測應變將不再是徑向應變，會嚴重影響焊接殘余應力的測量精度。對此，標準特意規(guī)定了鉆孔偏心不應超過鉆孔直徑的1.5%；
- 孔間距。在球殼體上，應力隨距離的增加而急速減小。孔間距越小，前孔對后孔焊接殘余應力的釋放影響越大。一般情況下，相鄰孔間距的大小應大于5-8倍孔徑。本試驗中，相鄰孔間距大于12mm，可認為孔間距對試驗無影響。
結論
采用盲孔法對網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點進行焊接殘余應力檢測研究，得到如下結論。
- 在焊接空心球節(jié)點中，焊接殘余拉、壓應力值均較大。試驗結果表明，焊接殘余應力在某些測點處達到甚至超過母材的屈服強度，*大殘余拉應力可達到屈服強度的155.2%，*大殘余壓應力可達到屈服強度的140.7%。在殘余拉應力較大部位疲勞強度較低，此方法可為工程領域判斷疲勞裂紋起始及破壞部位，建立以熱點應力幅為參量的在役網(wǎng)架結構的疲勞壽命計算方法提供依據(jù)。
- 對比分析3種規(guī)格焊接空心球節(jié)點焊接殘余應力分布，發(fā)現(xiàn)焊接殘余應力并無統(tǒng)一規(guī)律，這也驗證了殘余應力具有隨機性、復雜性、不確定性的特點。但徑向殘余應力與環(huán)向殘余應力沿球面分布形狀大致相同。分析其應力大小可知，焊趾附近同時存在著殘余壓應力和殘余拉應力，整體上處于自平衡狀態(tài)。
- 采用盲孔法測量焊接殘余應力操作簡單、結果較為準確。
