3.3影响焊接残余应力的因素主要有哪些？减少焊接应力和变形的措施有哪些?
答：在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区域产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。焊接残余变形包
括纵、横向的收缩，弯曲变形，角变形和扭曲变形等。
为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施：
1）合理的焊缝设计，包括合理的选择焊缝尺寸和形式；尽可能的减少不必要的焊缝、合理
的安排焊缝的位置、尽量避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
2）合理的工艺措施，包括采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形法减少焊接变形或焊接
应力；锤击或碾压焊缝；对于小尺寸焊接构件可进行提前预热，然后慢慢冷却以消除焊接应
力和焊接变形。
3.8试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。轴心拉力N=1500 kN，钢材Q345A，焊条
E50型，手工焊，焊缝质量川级。
解：直缝连接其计算长度：???=500-2 x 1=480mm
焊缝的正应力为：^=^= 1500 x 1000
=3i2.5N/mm 2>f w=265N/mm 2
I w t 480 x 10 L
不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为 1.5：1，即56°
焊缝长度I = s^°= 603mm 计算长度l w = 603 - 2 x 10 = 583mm 故此时焊缝的正应力为:
(T = Nsi n 0 1500 x 1000 x sin 56 °
:213 N?mm2v f w = =265 N?mm 2 I w t 583 x 10 =
剪应力为:
T = Ncos 0 1500 x 1000 x cos 56 °=144 N?mm2v f,= =180 N?mm 2 l w t 583 x10 -
满足要求。故设计斜焊缝，如图所示。
N
3.10有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连，如图所示，钢材为
Q345A ，焊条为E50型,
手工焊，已知柱翼缘厚 20mm ，外力N=400kN 。试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度
可以不减去2h f ）
解：角焊缝的焊脚尺寸应根据焊接的板件厚度来确定
取 h f =10mm
外力可等效为作用于焊缝的剪力 V=400kN
与作用于焊缝形心的弯矩
M=400 X 0.02=8kN • m
全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为
I w = — X 0.7 X 10 X 200 3
X 2 =
12
故焊缝的最大正应力为
焊缝中的平均剪切应力:
200 X 10 X 0.7 X 2 =
142.
9 N ?
mm 2
则控制点的焊缝强度验算为:
故满足强度要求。此时焊缝厚度为 h f =10mm ，有效厚度为 h e =0.7 X 10=7mm
3.11试设计如图所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材 Q235B ，焊条E43型，手工焊，N=98kN
（静力荷载），偏心矩e=120mm （注意N 力对水平焊缝也有偏心）。
解：先确定焊脚尺寸
h fmax =12-2=10mm;
hfmin=1.5 v 16=6mm
取焊脚尺寸h f =8mm
焊缝截面有关量的计算如图所示： 焊缝截面形心的位置：
y c = [200 X 5.6 X 2 X 100 + 5.6 X （150 -2 - 6 - 5.6） X 2 X （200 - 2.8） + 5.6 X 150 X (200 + 12 + 2.8)] /[200 X 5.6 X 2 + 5.6 X (150 -2 - 6 - 5.6) X 2 + 5.6 X 150] =143.65mm
h fmax =18-2=16mm;
h fmin =1.5v20=6.7mm
1.12 X 108
4
mm 4
12
M h (T= •—
I w 2
8 X 1000 X 1000 X 12
1.12 X 108
X 200 = 85.7 N?mm 2
2
400 X 1000 (T
85.7 )2
+ 142.9 2 =159.2 N?mm 2 v f
200 N?mm 2
全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为:
1 3 2
"=2X 冷X5.6 X 200 + 5・6 X 200 X (143.65 - 100)]
+ 2 X^ X (75 - 6 - 5.6) X 5.63 + (75 - 6 - 5.6) X (200 - 2.8 -143.65 )]
+ — X 150 X5.63 + 150 X5.6 X(200 + 12 + 2.8 - 12 143.65)
=1.18 X 107 mm4
（注意：上式中为了简化计算，可以将含有高阶小量的项近似等于0计算。即含有5.63可直接略去不写）
将外力等效为作用于焊缝的剪力V=98kN
和作用于焊缝形心的弯矩M=98 X 0.12=11.76kN • m
按照考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法进行计算
由弯矩引起的最大正应力为
M 11.76 X 1062
cr= — -y c = X 143.65 = 143.16 N?mm2
I w 1.18 X107
剪应力为：
98 X 1032
T = = 43.75 N?mm 2
2 X 200 X 5.6
验算强度为：
