焊接残余变形和残余应力47页PPT

余变形和尽量避免三向焊缝相交。 三向焊缝相交时，中断次要焊缝使主要焊缝保持连续
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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（5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
（6）肋板不宜带锐角 焊缝不宜过分集中 板宽不同 避免仰焊
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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（2）采用反变形法减小焊接变形或焊接应力。
（3）锤击或辗压焊缝 （4）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火加热至600℃ 左右，然后缓慢冷却，可以消除焊接应力和焊接变形。 （5）局部加热 （6）退火法
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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（3）由于C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴 方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸 结构的连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用C级螺 栓受剪。
（4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板）
加肋板 减少撬力 加强刚度
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§3-5 普通螺栓的构造和计算
3.5.2 普通螺栓的受剪连接
1）采用合理的焊接顺序和方向。
先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝，先 焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的横 向收缩余地。
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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采用适当的焊接顺序和方向。 例如采用对称焊，分段退焊(即分段焊接，每段施焊方向与焊 接推进的总方向相反)、跳焊、多层多道焊等，使各次焊接的 残余应力和变形的方向相反和互相抵消。
§3-4 焊接残余应力和焊接变形
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最后的横向焊接残余应力当为两者即图(b)和图(c)的叠加， 如图(d)所示。

疲劳断裂由疲劳裂纹产 生—扩展—瞬时断裂三 个阶段组成。
图5-1 疲劳断裂示意
25பைடு நூலகம்
§5-1 金属材料的疲劳破坏及其影响因素
一、疲劳强度
引言: 材料构件在变动应力和应变的长期
静强失效：是由于在构件 作用下，由于累积损伤而引起的断裂的现
的危险截面中，产生过大 象——疲劳。
的残余变形或最终断裂。
疲劳属低应力循环延时断裂，其断裂
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— 缺口效应 在缺口处产生应力集中，其数值为平均应力的几倍。
图4-15 试件的缺口尺寸
缺口的存在导致缺口 效应的存在
键槽、油孔、螺纹、 焊缝、毛刺等
对于焊接接头的缺口状态，人们常用应力线分布，来 清楚地进行表示。
图4-16 有无缺口应力曲线分布对比
图4-17 对接和角焊缝的应力集中
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焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形
尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺寸
图5-13 减少焊缝数量
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焊缝布置应避免密集或交叉
图5-14 焊缝布置应避免密集和交叉
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同一种材料在不同条件下可以显示出不同的破坏 形式。最重要的影响因素是温度、应力状态和加载速 度。温度越低，加载速度越大、材料应力状态越严重， 则产生脆性断裂的倾向就越大。
（一）应力状态的影响 当材料处于三向拉应力下，呈现脆性。在实际结构中，
三向拉应力应该由三向载荷产生，但更多的情况下是由于 几何不连续性引起的。虽然整个结构处于单轴双向拉应力 状态下，但其局部区域由于设计不佳，工艺不当，往往出 现形成局部三轴应力状态的缺口效应。因此，脆断事故一 般都起源于具有严重应力集中效应的缺口处。
断裂机制

加热线
加热位置
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（2）加热温度
结构钢火焰矫正加热温度一般为650～700℃之间。 一般用眼睛观察加热部位的颜色来判断加热的大致温度 （可用试温笔）。
颜色
温度℃
深褐红色 550~580
褐红色 580~650
暗樱红色 650~730
深樱红色 730~770
颜色 樱红色 淡樱红色 亮樱红色 桔黄色
喷水法散热 散热垫法散热
水浸法散热
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三.选择合理的焊接方法
选择合理的焊接方法，可有效的减少焊接变形。 等离子弧焊 、氩弧焊、 CO2保护焊、手工电弧
焊、气焊，在保证熔透和焊缝无缺陷的前提下，应 尽量采用小的焊接热输入。
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四.焊接变形的矫正
利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑 性变形，使两者相互抵消。 焊接变形的矫正有：
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(1)温度应力
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，T s ，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)。
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(2)组织应力
β
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1）堆焊时产生的角变形
平板堆焊高温区金属的热膨胀受到附近温度较低区 域金属的阻碍受挤压，（压缩塑性变形）。
焊接面压缩塑性变形>背面 角变形。
平板堆焊角变形的形成过程
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(1) 角变形产生原因 焊接热量在厚度方向上的不均匀分布，同 时也取决于焊接的刚度。 焊接层数和焊接线能量与板厚的影响。

单位截面积上的内力
1.工作应力 2.内应力
• 内应力详解
内应力是在没有外力的条 件下平衡于物体内部的应力
产生的原因 温度应力（热应力） 内应力
残余应力 由于构件受热不均匀引起
（举例：金属框架详解，
如果不均匀温度场所造成的内应 力达到材料的屈服极限，使局部 区域产生塑性变形，当温度恢复 到原始的均匀状态后产生了新的
焊接时的应力和变形的形成主要取决于焊接热过程，以
注意
及焊件在焊接过程中受拘束的条件
1.均匀加热时引起应力与变形的原因（见P52图4-3所示） （1）能自由膨胀和收缩的无拘束状态
杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的变形和应力
T
T 0
t
杆件一端固定的自由热变形
（2）杆件两端完全固定，不能膨胀也不能收缩刚性拘 束状态
杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时不能自由变形的变形和应力
T T
0
t1
t
t2
t
受拘束杆件均匀加热、冷却过程中的变形和应力
4.1 | ξ|<ξs
杆件在拘束条件为均匀加热、冷却时皆不能 自由变形的变形和应力
s
0
T p2 T
t1 t2
t4 t
t 3 sr
s
受拘束杆件均匀加热、冷却过程中的变形和应力 4.2|ξ|>ξs ;T ma <5 x 0 oC 0
• 当焊件拘束度较小时，冷却时能够比较自由地收 缩，则焊接变形较大而焊接应力较小
• 若焊件拘束度较大或外加较大刚性拘束，则冷却 时不能自由地收缩，焊接变形较小而焊接应力很 大
是的变形和应力
T
t
0
t1
4.4 |ξ|<ξs