焊接应力与变形课件

焊接残余应力焊接残余应力是影响焊接结构或焊接部件疲劳强度、弯曲强度、脆性断裂强度和抗腐蚀性等性能的重要因素。

同时，残余应力还会严重影响结构的机加工质量和尺寸的稳定性。

因此，在前面学习内应力和焊接应力产生原因的基础上，将介绍焊接后残存在焊接结构中的应力分布情况，以及降低和消除焊接应力的措施。

一、焊接残余应力的分布在焊件厚度不大（一般小于20mm）的常规焊接结构中，残余应力基本是纵、横双向的，如图2-5所示。

厚度方向的残余应力很小，只有在大厚度的焊接结构中，厚度方向的残余应力才有较高数值。

为了便于分析，通常将平行于焊缝轴线方向的应力称为纵向残余应力，用бx表示。

将垂直于焊缝轴线方向的残余应力称为横向残余应力，用бy表示。

厚度方向的应力残余应力，用бz表示。

下面分别加以讨论。

图2-5板材的空间坐标位置（一）非拘束状态下焊接残余应力的分布1．纵向残余应力бx的分布在低碳钢和普通低合金钢焊接结构中，焊缝及其附近的压缩塑性变形区内的纵向应力бx为拉应力，其数值一般达到材料的屈服点（焊件尺寸过小时除外），稍离开焊缝区，拉伸应力迅速陡降，继而出现残余压应力。

如图2-6所示为中心有一条焊缝的低碳钢长板条在不同横截面上的纵向应力бx的分布情况。

从图中可以看出，焊缝及其附近为拉应力，并达到材料的屈服极限，而远离焊缝区为压应力。

在长条板中部（Ⅲ-Ⅲ截面所在的区域），纵向残余应力的大小基本保持不变，一般称该区域为稳定区。

在焊缝两端O-O截面，、因为边界条件与中部有所不同，拘束度和热循环特性也不尽相同，使纵向残余应力由恒定逐渐降至零而出现过渡区。

另外，纵向应力在过渡区分布不同于中段，且бx小于材料的屈服限бs。

图2-6焊缝横截面纵向应力的分布随着焊缝长度的缩短，稳定区降逐渐减小，直至消失。

如图2-7所示为不同焊缝长度的纵向应力бx的分布情况示意图。

由图可以发现，当焊板较短时，不存在稳定区，并且焊板越短，短焊缝中的纵向应力比长焊缝中的纵向应力要小。