《焊接变形和应力》PPT课件

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1、焊接结构第二章焊接变形和应力第2章焊接变形和应力本章学习要点知识要点掌握程度相关内容焊接变形和应力产生机理熟悉塑性变形与自由变形、外观变形和内部变形的关系。掌握焊接内应力的种类和产生机理。掌握板条中心加热的变形与应力变化过程。了解焊接变形和应力演变过程。掌握焊接热应变的规律自由变形、外观变形、内部变形，塑性变形；温度应力、残余应力、相变应力；长板条中心加热，长板条边缘加热；焊接过程的特殊性及其假定，焊接变形和应力演变过程；焊接热应变循环焊接残余变形掌握焊接残余变形的类型、产生原因、影响因素纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、错边变形和扭曲变

2、形焊接残余应力掌握焊接残余应力的类型及其在各种截面上的应力分布状态。掌握焊接残余应力对焊接结构力学行为的影响规律纵向残余应力、横向残余应力以及厚度方向残余应力沿焊缝长度、宽度和厚度方向上的基本分布规律焊接变形和应力调控措施掌握焊接变形与焊接残余应力调控的基本措施以及两者之间的关系控制焊接变形和应力的焊前措施，在焊接过程中控制焊接变形和应力的焊中措施，以及焊后调节焊接变形和应力的焊后措施焊接变形和应力测量方法熟悉焊接残余应力和焊接残余变形的测量方法焊接残余应力测量方法的分类，小孔法和X射线衍射法测量焊接残余应力的原理及过程焊接变形与应力数值模拟计算了解

3、焊接变形及应力的数值计算方法以及基本过程和思路数值计算方法的基本方法、基本过程、基本思路1.材料的热胀冷缩2.材料的应力应变曲线3.系统平衡第一节焊接变形与应力的产生机理几个基本概念合力等于零，即ΣF=0；合力矩等于零，即ΣM=02.1.1自由变形、外观变形和内部变形(1)自由变形自由变形：当金属物体温度发生变化，或发生了相变，其尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的阻碍而自由的进行。自由变形量：自由变形率：(2)外观变形外观变形量：△Le外观变形率：外观变形：当金属物在温度变化过程中受到阻碍，不能完全的自由变形，把能表现出来的这部分变形

4、，称为外观变形(3)内部变形内部变形：当金属物在温度变化过程中受到阻碍，把未表现出来的那部分变形，称为内部变形。内部变形量：内部变形率：三种变形的分析结论：外观变形在数值上等于自由变形与内部变形的代数和。它的应变表达式为：εe＝εT＋ε它的等价形式为：ε＝εe－εT这两个公式一定要牢记！以上情况是内部变形率的绝对值小于金属屈服时的变形率，即或，，则杆件中的压应力。当杆件温度从T1恢复到T0时，杆件将恢复到原来长度L0，也不存在任何形式的应力。若温度继续升高，杆件中由于阻碍而产生的内部变形量大于金属屈服时的变形量，即则在这种情况下该如何？综上可知，压缩

5、塑性变形会使得金属材料在环境载荷消失后收缩变短，收缩变形量约等于压缩而产生的压缩塑性变形量。同理可知，拉伸塑性变形也将会使得金属材料在环境载荷消失后延伸变长，伸长变形量约等于已产生的拉伸塑性变形量。提示：小试件均匀加热过程的变形一旦受到拘束—等效于外力作用，就会产生内部变形，同样会产生应力。计算方法：在弹性范围内σ＝E·ε＝E（εe－εT）超出弹性范围则有σ＝σs材料力学中，当物体在外力作用下处于平衡状态下，可以说该物体处于受力平衡状态。内应力定义：没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。2.1.2焊接内应力的种类和产生内应力的分类1）按应力的分布范围

6、2）根据结构中的空间位置宏观应力：在整个焊接范围平衡的应力微观应力：在晶粒范围内相互平衡的应力超微观应力：在晶格范围平衡的应力单向应力：应力沿构件的一个方向作用双向应力：应力沿构件的两个方向作用三向应力：应力沿构件的三个方向作用3）根据应力与焊缝的相对位置纵向应力：应力作用方向与焊缝平行横向应力：应力作用方向与焊缝垂直瞬时应力：焊接过程出现的应力残余应力：焊后留下的应力温度应力：由于焊件不均匀加热引起的应力拘束应力：由于焊件热变形收到拘束引起的应力组织应力：由于接头金属组织转变时提及变化受阻5）根据应力形成原因4）根据应力产生、作用的时间(1)温度应

7、力温度应力：由于构件受热不均匀引起的内应力。产生条件：受热不均匀温度均匀结果：应力残留或消失(如果温度应力不高，即低于材料的屈服极限，，亦即温度应力在弹性范围内时，在框架中不产生塑性变形，当框架的温度均匀化后，热应力随之消失。)举例：框架结构的温度应力平衡特点(2)残余应力残余应力：温度恢复到原始状态均匀后残存在物体内部的应力。产生原因：不均匀加热产生条件：局部区域产生塑性变形或相变举例：金属框架因此：①任何原因引起的伸长变形受阻时，则该伸长部分受压应力，阻碍构件伸长的其它部分则受拉应力。②任何原因引起的收缩变形受阻时，则收缩部分受拉应力，而阻碍收缩

8、的构件的其它部分则受压应力。加热－膨胀－受拘束－产生温度应力（压应力）＋压缩屈服变形冷却－收宿－受拘束－产生