《焊接结构与工装》word版

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1、第一章结论1、焊接与铆接、铸造相比的优点。答：与铆接相比：①省料；②省工；③设备投资低；④高密封性。与铸造相比：①生产周期短；②省料；③厂房投资低；④材质好。2、焊接结构的缺点。答：①有应力和变形；②应力集中大，对应力集中敏感；③组织和力学性能不均匀；④整体性强（密封性、刚性强；止裂性差，易脆断）。第三章焊接应力与变形1、温度应力、残余应力、自由变形、外观变形、内部变形概念。答：温度应力：物体局部加热时，温度变化的部位会产生变形，如果这种变形受到物体其它部位的约束，就会在物体内部产生应力，称为温度应力。残余应力：若温度应力达到材料的屈服极限，使物体局部区域产生塑性变形，当温度恢

2、复到原始的均匀状态后，就产生新的内应力。这种内应力是物体温度均匀后残余在物体中的，故称为残余应力。自由变形：当金属物体的温度发生变化或发生相变时，它的形状和尺寸就要发生变化。如果这种变化没有受到外界的任何阻碍而自由进行，这种变形就称之为自由变形。外观变形：当物体的伸长受阻碍，使不能完全自由变形时，则将表现出来的部分变形称为外观变形。内部变形：未表现出来的那部分变形，称之为内部变形。2、长板条中心、边缘加热时的应力和变形情况，冷却时残余应力和变形情况。答：中心部位：加热过程中，板条中心部分的应变为负值，即为压应变，在这一区域将产生压应力；板条两侧的应变为正值，即为拉应变，在这一区

3、域产生拉应力。如果加热时截面上的最大应力小于材料的屈服极限时，取消加热使板条恢复到初始温度，则板条会恢复到初始长度，应力和应变全都消失。如果加热温度较高，使中心部位产生较大的内部变形并导致其变形率大于金属屈服时的变形率，则在中心部位会产生塑性变形。此时停止加热使板条恢复到初始温度，并允许板条自由收缩，则最终板条长度将缩短，其缩短量为残余变形量，并且在板条中形成一个中心受拉，两侧受压的残余应力分布。边缘部位：①当加热温度较低，在板条的任何区域内均不发生塑性变形。在这种情况下，内部变形小于金属屈服强度的变形率(<)，则温度恢复后，板条中既不存在残余应力，也不存在残余变形。②当加热温

4、度较高（），使板条在靠近高温一侧的局部范围内产生塑性变形；③当加热温度很高时（低碳钢），造成板边一段内的，即变形抗力为零。此时，在这一段内，由于温度很高，使变形抗力为零，在此区域内发生完全塑性变形，而应力。向中心靠近，依次为塑性变形区和弹性变形区。注：①焊接时发生应力和变形的原因是焊件受到不均匀加热，并且，因加热所引起的热变形和组织变形受到焊件本身刚度的约束；②对于近缝区的焊接热应变循环来说，基本上遵循两条规律：其一是金属在加热时受压缩，在冷却时受拉伸，屈服后出现塑性变形；其二是相变（奥氏体转变）开始和结束后出现应力和应变方向的逆转。3、残余应力对静载强度、刚度、机加工精度、疲

5、劳强度等的影响。答：对静载强度的影响：对没有严重应力集中的焊接结构，只要材料具有一定的塑性变形能力，残余应力不影响结构的静载强度。反之，如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外载应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致结构早期破坏。对刚度的影响：当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，丧失了进一步承受外载的能力，造成了结构的有效截面积减小，结构的刚度也随之降低。对机加工精度的影响：机械加工把一部分材料从构件上去除，使截面积相应改变，并释放一部分残余应力，从而破坏了原来构件中内应力的平衡。内应力的重新分布引起构件

6、变形，并影响加工精度。对疲劳强度的影响：残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移。这种偏移只改变其平均值，不改变其幅值。结构的疲劳强度与应力循环的特征有关，当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。因此，如应力集中处存在着拉伸残余应力，疲劳强度将降低。对杆件受压稳定性的影响：当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点时，这一部分截面就丧失了进一步承受外载的能力，这就消弱了构件的有效截面积，并改变了有效截面积的分布，降低了受压杆件的稳定性。对应力腐蚀开裂影响：应力腐蚀开裂所需时间与残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂时间越短。4、残余变形的

7、分类及其产生的原因。答：纵向收缩变形，原因：不均匀加热，产生压缩塑性变形。横向收缩变形，原因：不均匀加热，产生压缩塑性变形。挠曲变形，原因：焊缝关于中性轴不对称，在纵向或横向的作用下引起。角变形，原因：横向收缩沿厚度分布不均匀。波浪变形，原因：薄板在压应力作用下发生失稳（类似于镦粗）。错边变形，原因：钢板伸长量不一致。（热输入不一致或线膨胀系数不一致）螺旋形变形，表现为构件在焊后出现扭曲。5、预防焊接变形的措施。答：设计措施：①合理选择焊缝尺寸（小）和形式；②减少不必要的焊缝（少）；③合理安