焊接结构力学总结

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1、焊接结构力学总结绪论1.焊接的三个过程a)冶炼i.热循环的三个特点：1.加热速度很快；2.在最高温度下停留时间很短；3.各点按照不同的冷却速度进行冷却。ii.热循环的四个参数：加热速度；加热的最高温度；在相变温度以上停留时间；冷却速度。iii.冷却有先后，导致非均质不连续：成分，组织，性能，尺度不连续iv.收缩有先后，导致残余应力及残余变形不均匀b)铸造：焊缝凝固时接头的力学性能c)热处理2.焊接结构的特点a)焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大；b)焊接接头是一个非均质体，焊接接头具有较大的性能不均匀性；c)焊接接头的刚性大，整体性强，止裂性能较差；d)在焊接生产

2、中易产生缺陷：如裂纹等；e)焊接制造对材料敏感；f)焊接接头对低温、高温敏感。3.焊接结构优点a)焊接接头系数高；b)水密性和气密性好；c)重量轻，省材料；d)焊接结构的厚度基本上不受限制；e)结构设计简单；f)生产周期短，成本低。焊接应力与变形1.内应力与变形的基本概念a)内应力及其产生原因；i.概念.：在没有外力的条件下，平衡于物体内部的应力。ii.分类1.分布范围…：宏观应力，微观应力，超微观应力2.结构中的空间位置…：单向应力，双向应力，三向应力3.与焊缝的相对位置..：纵向应力，横向应力4.产生，作用的时间..：瞬时应力，残余应力5.应力形成原因…：温度应力

3、，拘束应力，组织应力b)变形i.自由变形.（焊接变形发生的原因）ii.外观变形.iii.内部变形.c)四个基本假定….i.ii.iii.iv.平截面假定：假定构件在焊前所取的截面，焊后仍保持平面。金属性质不变的假定：假定在焊接过程中材料的某些热物理性质不随温度而变化。焊接温度场假定：假定焊接温度场不随时间而改变。金属屈服点假定：1.2.3.在500℃以下，屈服点与常温相同，不随温度而变化；500℃~600℃之间，屈服点迅速下降；600℃以上时呈全塑性状态，即屈服点为零。d)杆件加热时的应力与变形..i.在均匀加热时的应力与变形：冷却后不会有任何残余应力与变形。ii.1

4、.当加热温度T<Ts（屈服点温度）时，冷却后即不存在残余变形也不存在残余应力。2.当加热温度T>Ts时，可能出现以下三种情况：a)如果杆件能充分自由收缩，那么杆件中只出现残余变形而无残余应力。b)如果杆件受绝对拘束，那么杆件中没有残余变形而存在较大的残余(拉)应力。c)如果杆件收缩不充分，那么杆件中既有残余应力又有残余变形。e)长板条受不均匀温度场作用（加热及冷却过程！）i.在板中心加热..加热过程中中心受压，两侧受拉；冷却过程中心受拉，两侧受压。ii.在板一侧加热..加热过程中加热侧受压，对侧受拉，应力分布为中心拉应力，两侧压应力。冷却过程中加热侧受拉，

5、对侧受压，应力分布为中心压应力，两侧拉应力。讨论时要全面讨论加热过程和冷却过程两方面，还要注意讨论加热时是否超过屈服极限。若超过则冷却时存在残余应力及应变，若未超过则冷却时可以完全恢复，无应力及应变。f)金属框架的应力与变形..中心加热－膨胀－产生温度应力（压应力）＋压缩屈服变形－两侧受拉应力中心冷却－收缩－产生残余应力（拉应力）＋拉伸屈服变形－两侧受压应力g)焊接引起的内应力与变形主要取决于热循环及拘束度。2.焊接残余变形；a)分类及概念……i.纵向收缩变形：构件焊后在平行焊缝的方向上的尺寸缩短；ii.横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝的方向上的尺寸缩短；iii.角变

6、形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移；iv.弯曲变形：由于焊缝的布置偏离焊件的形心轴而产生的变形；v.波浪变形：焊后构件呈波浪形，在焊薄板中出现的变形；vi.vii.错边变形：两焊件热膨胀不一致，所引起的长度或厚度方向上的错边。回转变形：在板厚方向由于不均匀的横向收缩，引起沿焊缝中心线发生弯曲变形。受焊接热输入的影响及焊速的影响。SAW埋弧焊：功率高，速度快；焊前必须做好定位(点固)焊，防止回转变形。b)焊接后产生基本尺寸的变化：i.ii.iii.与焊缝轴向垂直的横向收缩；与焊缝轴向平行的纵向收缩；角度的变化：板外，板内。c)纵向收缩变形及其引起的挠曲变形i.产生原

7、因..在焊接时，焊缝及其附近的金属由于在高温下的自由变形受到阻碍，产生了压缩塑性变形区，是产生纵向变形的主要原因。ii.纵向收缩变形结论及影响因素…1.焊缝纵向收缩量与焊接线能量或主作用区的面积成正比；2.焊缝纵向收缩量与工件横截面积成反比；3.焊缝绝对收缩量随焊缝长度的增大而增大。4.多层焊接所引起的纵向收缩比单层焊小。5.工件原始温度的影响：温度升高相当于增加焊接线能量，增大纵向收缩量6.间断焊的纵向收缩变形比连续焊小。iii.其引起的挠曲变形规律…1.与焊接线能量或堆焊面积成正比；2.与焊缝偏离板条形心轴的距离成正比；3.与构件的截面惯性矩成反