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1、钢结构残余应力分布的若干特点清华大学王国周到。残余应力在钢材或钢构件中的存在虽然冷却慢的那部分的制约后者产生压应,,,,很早就已发现但有目的地大规模地对其测力由于温度尚高屈服点低产生塑性变,。。定比较深人地研究它对压杆承载力的影形而前者产生拉应力当冷却到室温时曾∃,、。响只是近二三十年的事至于将残余应力发生压缩塑性变形的那部分的缩短又受到阻的、,,,研究成果应用到设计施工实践中去主碍因而在后冷却部分产生拉伸残余应力。。要是七十年代实现的本文除对残余应力的先冷却部分则产生压缩残余应力,将着重叙述热两块钢板焊接时,在焊接过程中,受热产
2、生和量测做一般性介绍外车和焊接载面的残余应力的分布、大小和特区沿焊缝方向的伸长受到相邻未受热区的制。。,点有关残余应力对钢压杆承载能力的影响约结果后者产生拉应力前者产生压应,。,和理论分析以及国内外在残余应力对钢压力此压应力达到屈服点遂产生塑性变。。,将另文介绍形这种不可恢复的塑性变形甚至在冷却后杆承载能力影响的试验研究。仍然残存着其结果是焊接后的残余应力与,一、残余应力的产生和里测加热时的暂时应力符号相反焊缝和靠近焊,。缝区段为拉伸远离焊缝区段为压缩,残余应力是钢材或钢构件在无外力作用在钢结构制作过程中某些工序使构件。,下存在
3、的一种内应力钢结构构件中产生残产生残余应力也是由于构件内发生不均匀,。,可以是由于热轧之后不均匀的冷塑性变形造成的不过有些只是局部的余应力,、、&〕,却或制作过程中焊接火焰切割校正调直量测残余应力的方法很多〔∀〕〔#〕〔%〕〔。,大体上可分为机械量测方法和物理量测方法或反弯曲等因素造成的目前研究得比较∋两类。用多的是轧制和焊接包括火焰切割产生的前一类方法所量测的应力是宏观残,,,残余应力并且主要是沿构件长度方向的纵余应力(而用后一类方法除宏观应力外。。向残余应力同时,钢结构所讨论的多属宏还可以同时求得微观残余应力观。,残余应力钢
4、构件主要是型钢和钢板等部件组成。钢,量测沿长度方向纵向残余应材在加热和冷却过程中其物理的和并且比较细长。、力学的性质也随着温度的升降而变化加热力的方法主要有分割法〔#〕〔%〕〔&〕钻孔。∀)、∗和冷却条件又多种多样所以残余应力的发法〔〕〔&〕〔〕射线衍射法〔∀〕〔#〕〔&〕和。,、〔%〕〔+〕〔,〕。生过程比较复杂一般来说又同时在纵短柱法等数种,。,横两个方向甚至三轴方向都产生应力下面分割法采用的原理是含有残余应力的,将用简化概念简略地说明钢材在轧制冷却后构件用锯或其它机具切割成若干小条使原。。和焊接后产生残余应力的原因〔!〕〔“
5、〕〔∀〕〔#〕始处于平衡状态的残余应力完全释放量测热轧钢材从滚轧停止温度冷却到室温过每一小条分割前后的长度变化一般可用手程中,持式应变仪,截面上暴露较多的部分冷却得比较快从而计算出其残余应力的大、。例如工字钢翼缘端部比翼缘中部冷却得−.,。,快收缩得也快冷却快的那部分的收缩受钻孔法的基本原理是在处于平衡状态的残余应力场上钻个小孔,使孔边附,嗯2】−∋近金属的内应力局部松弛引起应力:∀%·/,。重分布使内应力达到新的平衡用匹咧,今∗0护月‘口一)“一工(目刀&∀一‘!、俨∋十∃%#∃灵敏度较高的应变计记录钻孔前后孔!!周围
6、的应变读数差,然后算出原始应八认力场的。应力大小和状态如残余应力,、;.又−0主要为单向应力状态且方向为已,∗〕。知则测定和计算略为简单〔如工工芯,可用互成残余应力为平面应力状态“+,角的电阻片花量测小孔周围三个几,方向的松弛应变然后算出两个主残两7∗,,−〕。,〔余应力及其方向据研究用’、、52<∗../∃0∃79钻孔法与分割法测得焊接工形,。相当一致〔1〕图叠截面的残余应力工〔,2护射线衍射法是一种非破损的物,2?≅79,,理方法可以量测构件表面的残余应甲。,力其原理是在组成材料的各晶粒∀=78城肠>。,,上加弹性应力量测晶粒
7、内特定的晶∀8上9Α,刃。、≅∗口,面间距的变化从而可按弹性理论求‘。得应力工〕共骂’’短柱试验是从有残余应力的杆件≅Β“犷。ϑ一矛一(、户∀Ι!‘毛、、上取一短段3但不致使该段中间截面;声!民、‘一Γ一、一Η、⋯3Χ4的,残余应力释放4进行压缩试验测。一得应力应变曲线在一定条件下3例&78Δ∗Β了。如工字钢在翼缘全部屈服前,腹板保Φ卜一、∀、−川曰门+∀8口,持弹性翼缘残余应力图型对主轴对,利用测得的短柱的应力一应变曲称4工〕∀−5,’、、,、1,7线弹性模量切线模量和屈服点。对’求得残余应力分布美国里海大学‘,‘Ε〔,〕和我
8、国铁道科学研究院〔5〕的资料号韧77∀,用短柱法求得的工形截面残余之表明3。4应力与用分割法。测得的比较一致二、残余应力的大小和分布图7美国若干有代表性截面残余应力的大小和分布Η,,国外对钢结构常用的热轧和焊接34一热轧宽翼缘工字钢3Χ4一焊接截面
