《焊接应力与变形》PPT课件

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1、§3-3焊接残余应力焊接残余应力在构件中的分布情况焊接残余应力对构件的影响主要以低碳钢和低合金钢制成的结构为例主要内容1、厚度（15~20）不大的结构，残余应力基本上是双轴的，厚度方向上的应力可以忽略。2、焊缝方向的应力称为纵向应力，用x3、垂直于焊缝方向的应力为横向应力，用y4、厚度方向上的应力，用z表示符号焊接残余应力的分布（1）特点：焊缝及其附近区域中的纵向应力为拉应力，数值一般达到材料的屈服极限（2）纵截面和横截面上的分布：应力在横截面中平衡纵向应力（3）不同长度焊缝中的分布1）存在

2、内应力过渡区2）长焊缝：存在应力稳定区3）短焊缝：最大应力小于屈服应力纵向应力纵向应力（4）钛和铝的应力分布1）分布规律与低碳钢相似2）但应力较小3）钛：0.5~0.8s铝：0.6~0.8s纵向应力纵向应力（5）圆筒上环缝引起的纵向应力1）圆筒直径与厚度之比较大时纵向应力2）圆筒直径与厚度之比较小时，纵向应力峰值降低纵向应力3）原因：焊缝收缩自由度更大4）应力大小影响因素：圆筒半径壁厚塑性变形区宽度横向应力组成：纵向收缩引起的'y横向收缩的不同时性引起的"y横向应力横向应力横向收缩的不同时性引

3、起后焊的部位受拉应力横向应力横向应力(总的)在纵截面上平衡拘束状态拘束状态下焊接横向残余应力由f和y组成拘束状态拘束状态下焊接纵向残余应力由f和x组成封闭焊缝封闭焊缝相变应力相变应力相变应力相变应力相变应力1、对静载强度的影响2、对疲劳强度的影响3、对加工精度的影响4、对受压杆件稳定性的影响5、对刚度的影响6、对应力腐蚀开裂的影响焊接残余应力的影响1、对静载强度的影响（1）塑性好的材料焊接残余应力的影响只要材料有足够的塑性，能进行塑性变形，内应力的存在对构件静载强度没有影响（2）脆性材料焊接残

4、余应力的影响当材料的塑性不足时，内应力的存在降低构件的静载强度（3）塑性变形产生的必要条件是切应力的存在焊接残余应力的影响许多材料处于单轴和双轴拉伸应力下表现为塑性处于三轴应力下表现为脆性2、对刚度的影响焊接残余应力的影响卸载后应力下降刚度表征焊接构件经过一次加载和卸载后，如再加载，只要其大小不超过前一次，内应力不再起作用，外载也不影响内应力的分布（指静载）焊接残余应力的影响B区卸载后内应力：3、对受压杆件稳定性的影响焊接残余应力的影响长细比焊接残余应力的影响（1）焊接H型受压构件，焊后不热处理的比焊

5、后高温回火消除内应力的低20~30%（2）焊后又在边缘堆焊，可提高临界应力（3）翼缘采用气割加工，可提高临界应力（4）若拉应力离中性轴较远，则消除应力对提高临界应力的效果不显著。（5）杆件的长细比较大（大于150）内应力对稳定性无影响（6）杆件的长细比较小（小于30），相对偏心不大（小于0.1）内应力对稳定性无影响4、内应力对机械加工精度和尺寸稳定性的影响原因：加工后应力重新分布解决方式：蠕变和应力松弛消应力处理不稳定组织的存在分多次加工焊接残余应力的影响5、内应力对腐蚀开裂的影响焊接残余应力的影响焊

6、接残余变形的分类1、纵向收缩变形：构件焊后在焊缝方向发生收缩§3-4焊接残余变形焊接残余变形的分类2、横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩焊接残余变形的分类3、挠曲变形：构件焊后发生挠曲焊接残余变形的分类4、角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移焊接残余变形的分类5、波浪变形：焊后构件呈波浪形焊接残余变形的分类6、错边变形：在焊接过程中，两焊件的热膨胀不一致，可能引起长度方向上的错边和厚度方向的错边。焊接残余变形的分类7、螺旋形变形：焊后在结构上出现的扭曲焊接残余变形的分类综上，焊接变形大

7、致可以分为七类：（1）纵向收缩变形（2）横向收缩变形（3）挠曲变形（4）角变形（5）波浪变形（6）错边变形（7）螺旋形变形研究焊接残余变形的意义（1）影响结构的尺寸准却和外形美观（2）降低结构的承载能力（3）变形矫正费时费力，增加成本（4）有时，因为变形，需片面地多放余量，增加材料成本和加工成本纵向收缩力模型纵向收缩力模型图3-57板边无拘束的带有中心纵向焊缝的板条的简化应力分布收缩力和缩短变形区影响因素纵向收缩力模型对于低碳钢：纵向收缩变形纵向收缩变形单层焊：多层焊：丁字接头：例题例题：低碳钢工字形

8、构件，长5m,腹板高250mm,腹板厚10mm,翼板宽250mm,厚12mm，四条角焊缝，每条均用埋弧自动焊一次焊成，焊脚K=8mm解每条角焊缝的截面积：构件截面积：纵向收缩量：纵向收缩变形引起的挠曲变形单道焊：纵向收缩变形引起的挠曲变形横向收缩变形堆焊及角焊缝产生机理:沿焊缝长度各点的温度不一致前后温度较低的金属板厚深处的金属宽度方向上产生压缩塑性变形厚度方向上增厚横向收缩变形堆焊及角焊缝影响因素：（1）板厚（2）焊接线能量沿长度方向上的分布：由小到大