焊接结构生产 教学课件 作者 马世辉 主编 焊接应力与变形第二讲 焊接应力与.ppt

《焊接结构生产 教学课件 作者 马世辉 主编 焊接应力与变形第二讲 焊接应力与.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二讲焊接应力与变形的产生一、内应力（internalstress）及分类1、内应力：没有外力的作用下平衡物体内部的应力。2、内应力分类（按生成机理）（1）温度应力温度应力：由于物件受不均匀加热引起的。（2）相变应力相变（phasetransition）造成的比容变化而产生的应力。如图是一个金属框架，框架的中心杆件受热，而两侧杆件温度保持不变，则框架内产生内应力。这种应力是由于不均匀温度造成的，所以称之为温度应力。3、残余应力（residualstress）刚才由于不均匀温度造成的温度应力分两种情况。1）内

2、应力低于材料的屈服极限(limit of proportionality)2）内应力达到材料的屈服极限，就在框架中形成了一个新的内应力体系，这个内应力就是残余应力。4、焊接应力（1）焊接应力：是焊接产生的内应力。焊接变形：由于焊接而引起的焊件尺寸的改变。（2）分类（按作用时间）1）焊接瞬时应力焊接过程中，某一瞬时的焊接应力。2）焊接残余应力：焊后存在于焊件中的内应力。焊接残余变形：由于焊接残余应力而使焊件的变形。二、自由变形、外观变形和内部变形以如图金属杆件为例介绍1、自由变形金属物体由于某种原因，如温度或

3、相变，它的尺寸和形状发生变化，但这种变化没有受到外界的任何阻碍而自由地进行，这种变形就是自由变形。自由变形量：自由变形率：单位长度上的自由变形量。2、外观变形图b金属物体在温度变化过程中受到阻碍，我们把能够变现出来的这部分变形叫外观变形。外观变形率：3、内部变形：未表现出来的这部分变形。内部变形量内部变形率从虎克定律知道从低碳钢的应力-应变范围知道（１）<时，杆件温度以恢复到，杆件中不存在有内应力。（２）时，杆件由恢复到的过程中，杆件中应力达到材料的屈服极限，将产生压缩塑性变形。若允许自由收缩，最后杆件比原

4、来短，杆件中不存在内应力。三、长板条在不均匀温度场作用下的变形和应力1、在长板条中心加热由上可知：加在长板上的不均匀温度场，将使板条产生内应力和变形，分两种情况讨论：（1）如果加在板条上的不均匀温度场（fieldoftemperature）引起的内应力σ<σs。（2）如果加在长板条上的不均匀温度场使中心部分受热较高，引起的内应力σ>σs，则板条中心部位产生塑性变形，假设为图（c)中的c区，c区产生了压缩塑性变形，此时当板条温度恢复到原始温度时，应力和应变不会消失。如果允许自由收缩，板条c区长度比原来短，其缩

5、短量等于温度场存在时的压缩塑性变形量，此时板条端面就形成了一个中心凹的曲面。但板条是一个整体，c区的收缩受到两侧的限制，截面保持平面，因此出现板条中心受拉，两侧受压的新的应力系统，这就是残余应力。板条端面向内平移（变短），即为残余变形。2、长板条一侧加热（1）如果在加热时，板条中的内部变形率小与金属屈服时的变形率则温度恢复到原始温度时板条不存在应力和应变。（2）如果则板条中出现压缩塑性变形。冷却时板条恢复到原始温度，则出现图2-7b所示的残余应力和残余变形，显然方向与加热时相反。四、实际焊接引起的内应力和变

6、形的复杂性如果把上述讨论的杆件、长板条改为焊件，而加热认为由焊接热源来加热，那么，应力和应变情况和上述一样。但是焊接应力和变形要比上述的分析更复杂。1、温度变化范围大温度变化大造成金属的性能发生变化。一个低碳钢板条，沿中心进行焊接。2、复杂性表现在温度场上如图为薄板(steelsheet)焊接时的温度场3、焊接时温度变化大的另一个影响是可能出现相变,相变结果是引起许多的物理和力学性能的变化,这在前面一直未考虑的。4、焊件的刚性和拘束对焊接应力和变形的影响。（下节课讲述）谢谢