螺旋焊管焊缝噘嘴应力分析方法

焊接应力产生的原因及处理方法焊接是一种常见的金属连接方法，常用于制造业和修复工程中。

然而，焊接过程中产生的焊接应力却是一个常见的问题，可能导致焊接结构的变形、开裂甚至破坏。

了解和处理焊接应力是非常重要的。

一、焊接应力的原因1. 温度梯度引起的收缩应力：焊接过程中，焊接区域会受到短时间内的高温冲击，而周围区域的金属温度则较低。

这样的温度梯度将导致焊接区域产生热收缩，而周围区域则保持相对稳定，从而引起焊接应力。

2. 相变引起的体积变化：在焊接过程中，金属的结构可能发生相变，如固态相变或晶体结构重排。

这些相变往往伴随着体积的变化，从而引起焊接区域的应力。

3. 材料匹配问题：如果焊接材料与基材存在差异，如化学成分、热膨胀系数等方面的不匹配，焊接过程中可能会引起应力。

4. 焊接变形的限制：焊接过程中，由于局部加热和相变的影响，金属可能发生形状变化。

而焊接变形的限制，如约束或夹具，会阻碍焊接结构的自由变形，从而产生应力。

5. 焊接过程参数的选择：焊接过程中的工艺参数选择不当，例如焊接速度、电弧电流或电压等方面的选择错误，可能导致焊接区域过热或冷却不充分，进而产生焊接应力。

二、焊接应力的处理方法1. 预热和后热处理：预热焊接材料可以减少焊接区域的温度梯度，从而降低焊接应力的产生。

后热处理可以通过对焊接结构进行加热和冷却的控制，缓解或消除焊接应力。

2. 选择合适的焊接材料：选择合适的焊接材料，包括焊丝、焊条和填充材料，可以减少焊接区域与基材之间的差异，从而降低焊接应力。

3. 使用轻量化结构设计：在焊接结构的设计过程中，考虑减少焊接材料的使用量，避免产生不必要的焊接应力。

4. 控制焊接过程参数：通过合理选择焊接速度、电流、电压等参数，控制焊接过程的热输入和冷却速度，从而降低焊接应力的产生。

5. 合理约束和夹具设计：在焊接过程中，合理约束和夹具的设计可以防止过大的焊接变形，减少焊接应力的产生。

三、对焊接应力的个人观点和理解焊接应力是焊接过程中的一个常见问题，对于确保焊接结构的长期稳定和性能的发挥至关重要。

焊接接头的金属间应力松弛分析与防护焊接接头在工程结构中起着非常重要的作用，然而，由于焊接过程中产生的瞬时高温和局部热应变，会导致接头周围金属产生应力累积和应力松弛现象。

这种金属间应力松弛的存在会降低接头的强度和耐久性，因此进行应力松弛分析和采取相应的防护措施对于确保焊接接头的质量和安全至关重要。

一、焊接接头的金属间应力松弛分析1. 引起金属间应力的主要原因焊接过程中，焊接材料和母材之间的热膨胀系数差异、冷却过程中的非均匀收缩以及晶界的热变形等因素都会导致接头周围金属产生应力累积。

这些应力在焊接完成后会逐渐松弛，但如果松弛速度较慢，就可能导致应力集中和应力腐蚀断裂的风险。

2. 应力松弛分析方法（1）数值模拟：通过有限元分析等方法，可以对焊接接头进行应力分析，模拟出接头在不同条件下的应力分布，并预测应力松弛的程度和时间。

（2）实验研究：通过对焊接接头进行应力测量，可以获得实际应力分布和应力松弛过程的数据，为分析和防护提供基础。

二、焊接接头的金属间应力松弛防护1. 优化焊接工艺合理的焊接工艺可以降低接头周围金属的变形和应力累积。

例如，通过控制焊接电流和焊接速度，可以减少熔池温度对母材的影响，从而降低应力产生的可能性。

2. 应力缓解设计在工程结构设计中，可以采取一些应力缓解措施，如减小接头面积，增加接头的圆角半径等。

这些措施可以在一定程度上减少应力集中，降低应力松弛的风险。

3. 合理选材选择合适的焊接材料，确保它们的热膨胀系数和母材尽可能接近，可以减少因材料差异而引起的应力。

4. 降低焊接温度梯度焊接过程中，控制焊接温度梯度可以减小接头周围金属的热应变和热应力。

可以通过预热、焊接速度控制和加热源控制等方法来实现。

5. 表面处理对焊接接头进行适当的表面处理，如除去焊渣和毛刺等不良因素，可以降低应力集中的可能性，减少应力松弛的风险。

三、结论焊接接头的金属间应力松弛是一个复杂的问题，需要通过合理的分析和防护来确保接头的质量和安全性。

焊接变形与残余应力的预测目录焊接变形和残余应力的基本原理在焊接由焊接产生的动态应力应变过程及随后出现的残余应力和残余变形是导致焊接裂纹和接头强度和性能下降的重要因素。

焊接应力和焊接变形由焊接过程中的不均匀加热引起，由于其形成原因复杂多变，而且完全不可确定，因此我们只能通过总结焊接应力与变形的产生和存在的一般规律以及大家总结出原来的施工经验，对即将进行的工程构件焊接情况进行分析和预测。

焊接应力与焊接变形存在一定的关系，当焊接应力完全释放的时候焊接变形达到最大值；当焊接结构处于完全刚性的时候，几乎可以完全控制焊接变形，而此时由于无法进行应力释放，焊接残余应力将达到最大值。

如何选择和理的焊接结构、焊接方法、焊接材料和焊接工艺，以取得最佳的焊接残余应力和焊接变形状态时钢结构焊接的重要课题。

焊接变形和残余应力的常用计算方法焊接应力与变形的形成原因极为复杂，因为直接影响应力与变形的金属材料的力学性能和热物理性能随着温度的变化而变化，而起决定作用的焊接温度场又因焊接接头的形状和尺寸、焊接工艺参数等的变化而变化。

因此在计算焊接应力与焊接变形时，常常作出一些假定和简化，从而从最简单焊接的分析入手，并推断出结论。

目前常用的预测焊接变形的方法主要有残余塑变解析法、三维实体单元固有应变有限元法、板壳单元固有应变有限元法，以及热弹性有限元法等。

残余塑变解析法仅适用于简单构件、规则梁，计算过程需要经验及试验数据的累积，分析焊接构件几何参数及焊接规范参数，在本工程中适用于梁柱对接的应力分析。

三维实体单元固有应变有限元法主要适用于实体复杂结构，在本工程中适用于主要节点的焊后构件变形，需要划分网格、加载固有应变后进行三维弹性分析。

板壳单元固有应变有限元法适用于薄壁复杂结构，在本工程中可应用性不大。

对于整体结构的焊接变形预测，需要使用热弹塑性有限元法进行分析，计算步骤为：划分网格、模拟焊接温度场、热弹塑性分析，其计算过程需要跟踪焊接热力学的全部过程，计算量极大、计算时间很长，在目前的短时间内不可能得到准确的结果。

机械设计手册中焊缝的许用应力摘要：1.焊缝在机械设计中的重要性2.焊缝许用应力的定义和计算方法3.影响焊缝许用应力的因素4.我国机械设计手册中焊缝许用应力的相关规定5.实际工程应用中焊缝许用应力的考虑与调整正文：焊缝在机械设计中占据着举足轻重的地位，它是连接金属构件的关键部分，对于整个机械设备的性能和安全性具有重大影响。

因此，了解焊缝的许用应力对于进行合理的机械设计具有重要意义。

焊缝许用应力是指焊缝在承受外力时，允许的最大应力值。

在机械设计中，焊缝许用应力的计算方法是根据我国相关标准和规范进行的。

焊缝许用应力的计算公式通常为：σallow = σyield / 安全系数。

其中，σyield是材料的屈服强度，安全系数根据不同使用环境和设计要求进行取值，一般取值范围为1.5-3.0。

焊缝许用应力受到许多因素的影响，如焊缝的材料、焊接方法、焊接接头形式、工作环境和应力状态等。

在进行焊缝设计时，需要综合考虑这些因素，确保焊缝在使用过程中能够安全可靠地工作。

我国机械设计手册中对于焊缝许用应力有详细的规定。

例如，在GB/T 3803-2008《焊接结构设计规范》中，详细列出了各种焊接方法和焊接材料的焊缝许用应力值。

此外，在《机械设计手册》等相关书籍中，也有关于焊缝许用应力的计算方法和设计原则的介绍。

在实际工程应用中，焊缝许用应力的考虑与调整需要结合具体的设计要求和实际使用条件进行。

例如，在承受较大载荷的焊缝处，可以适当提高焊缝许用应力，以减轻焊缝重量和提高经济效益。

同时，应加强对焊缝质量的检测和监控，确保焊缝在使用过程中的安全可靠。

总之，焊缝许用应力在机械设计中具有重要意义，需要根据相关标准和规范进行合理计算和设计。

螺纹联接件应力分析美国ANSYS股份有限公司上海代表处•在工程、机械结构中螺栓--螺母联接是一种常用的紧固方式。

零件很小，但受力情况比较复杂。

为了能得到比较实用的结果，先按如下过程分二步进行应力分析。

•一、整体分析•包含对螺栓、螺母、夹板及相互之间的接触分析。

模型规模较大，为了减少计算工作量，不考虑工件各处的圆角，另外略去螺母两端的过度圈，加载时先让其产生预紧拉力，再拧动螺栓，使其与实际受力，相对位移情况相同。

•具体计算条件如下：• 1. 螺纹直径5mm,螺距0.5mm，三角形螺纹。

• 2. 紧固板厚4mm。

• 3. 有效接触圈数7圈。

• 4. 紧固扭距720N-mm。

• 5. 所有接触面间摩擦系数0.15.•具体模型的螺栓应力\位移,接触面间的压力,螺母,中间板的应力见图2～图6.•由于单元划分较粗,螺纹底部的应力集中没有反映出来,因此应力数值偏低•二、细节分析–取出螺栓的一个径向切面进行细节分析，根据整体分析得到的螺栓中的拉应力和接触面压力来确定径向切片点上的压力。

在螺纹底部，若不考虑圆角，则在相同的载荷情况下，应力与单元划分的大小密切相关。

从弹性力学的观点看，该点是一个应力奇点。

理论应力无限大，实际情况并否如此。

因总有刀具圆角存在，圆角的大小决定了该点的应力集中系数。

先取刀具圆角为0.01mm 进行计算，为了得到比较可靠的结果，对圆角圆弧线分别以２,4,6,8,10,12等分，再划分单元，图７，图８表示单元划分情况，图９表示圆弧中点应力随等分数的变化，可看到在１０等分、１２等分时最大应力结果以基本不变，最后以１２等分时的结果为准。

•具体计算时再分二种情况–１. 螺母厚度４mm、有效螺牙７圈，–计算结果见图１０,１１,１２；– 2. 螺母厚度３mm。

有效螺牙５圈，–计算结果见图１３，１４。

图1 螺栓几何模型图 2 螺栓中的应力图 3 螺栓位移图 4 接触面上的压力图 5 中间夹板应力图 6 螺母中应力图7 单元及载荷图8 逐步细分单元图图9 圆角中点应力与等分数的关系图10 轴向应力(t=4)图11 轴向应力径向分布曲线(t = 4)图12 Mises 应力分布(t = 4)图13 轴向应力径向分布曲线(t = 3)图14 Mises 应力分布(t = 3)。

焊接接头应力分布焊接接头是连接两个或多个金属零件的一种常见方法，它通过熔化金属材料，使其在熔融状态下形成连接。

在焊接过程中，由于热量的作用和冷却过程中的体积变化，焊接接头会产生应力。

本文将就焊接接头的应力分布进行探讨。

焊接接头的应力分布与焊接过程中的热量输入、冷却速度以及焊接材料的性质等因素密切相关。

首先，焊接过程中的热量输入会导致焊接接头发生热膨胀，从而产生热应力。

当焊接接头处于熔融状态时，焊缝和母材受到高温热源的加热，材料开始膨胀。

而当焊接完成后，随着焊接接头的冷却，材料会发生收缩，从而产生冷应力。

这种热应力和冷应力的作用会导致焊接接头产生变形和应力集中现象。

焊接接头的应力分布还与焊接材料的性质有关。

不同材料的热膨胀系数和热导率不同，因此在焊接过程中会产生不同程度的应力。

例如，焊接碳钢和不锈钢时，由于两种材料的热膨胀系数不同，焊接接头会出现不均匀的应力分布。

此外，焊接接头的应力分布还与焊接材料的硬度和塑性等性质有关。

硬度高、塑性差的材料在焊接过程中容易产生应力集中现象，从而导致焊接接头的强度降低。

焊接接头的应力分布对焊接接头的质量和可靠性有重要影响。

应力集中会导致焊接接头的强度降低，从而使焊接接头易于破裂。

为了减少应力集中的影响，可以采取一些措施。

例如，在设计焊接接头时，可以选择合适的焊接接头形式和尺寸，使焊接接头的应力分布均匀。

此外，还可以通过控制焊接过程中的热输入和冷却速度，减少焊接接头的应力。

焊接接头的应力分布是焊接过程中不可忽视的一个重要问题。

研究焊接接头的应力分布有助于改善焊接接头的质量和可靠性，提高焊接接头的使用寿命。

通过合理控制焊接过程中的参数和采取适当的措施，可以减少焊接接头的应力集中现象，从而提高焊接接头的强度和可靠性。

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焊接接头的残余应力分析与控制焊接接头是工程中常见的连接方式之一，它通过熔化两个或多个金属工件并使其冷却固化，形成一个稳定的连接。

然而，焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致接头的变形、裂纹和失效。

因此，对焊接接头的残余应力进行分析与控制是非常重要的。

首先，我们需要了解焊接接头残余应力的形成原因。

焊接过程中，高温会使金属发生热膨胀，而冷却过程中又会发生热收缩。

这种热膨胀和热收缩的不均匀性会导致接头产生应力。

此外，在焊接接头中，还存在着熔化金属和固态金属之间的相互转化，这也会引起残余应力的产生。

接下来，我们来分析焊接接头残余应力的影响。

首先，残余应力会导致接头的变形。

由于应力的存在，接头可能会发生弯曲、扭曲等变形现象，从而影响其正常的使用。

其次，残余应力还会增加接头的脆性，使其更容易发生裂纹。

一旦裂纹形成，接头的强度和耐久性将大大降低，甚至可能导致接头的失效。

此外，残余应力还可能引起接头材料的变质和变色，从而影响其外观和质量。

为了控制焊接接头的残余应力，我们可以采取一些措施。

首先，合理选择焊接参数是非常重要的。

焊接参数包括焊接电流、焊接速度、焊接时间等，通过调整这些参数，可以控制焊接过程中的温度和冷却速度，从而减小残余应力的产生。

其次，采用适当的焊接方法也可以有效控制残余应力。

例如，采用预热和后热处理可以缓解焊接接头的应力，减小残余应力的程度。

此外，选择合适的焊接材料和焊接工艺也是控制残余应力的关键。

除了上述方法，还可以通过残余应力分析来控制焊接接头的质量。

残余应力分析是通过数值模拟或实验测试来评估接头中的残余应力分布和大小。

通过分析残余应力的分布情况，可以确定应力集中区域，并采取相应的措施进行改进。

例如，可以通过增加填充材料或改变焊接顺序来减小应力集中区域的应力。

此外，还可以通过优化焊接接头的设计来减小残余应力的产生。

例如，采用圆角设计可以减小应力集中，从而减小残余应力的程度。

综上所述，焊接接头的残余应力分析与控制是确保接头质量和可靠性的重要环节。

焊接残余应力分析及消除方法一、什么是焊接应力焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。

焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。

焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。

当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。

在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。

焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。

二、焊接应力的危害焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响：①对强度的影响：如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，而焊件又在低于脆性转变温度下工作，则焊接残余应力将使静载强度降低。

在循环应力作用下，如果在应力集中处存在着残余拉应力，则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。

焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外，还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数和循环应力的最大值有关其影响随应力集中系数的降低而减弱，随的降低而加剧，随的增加而减弱。

当接近于屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。

②对刚度的影响：焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。

焊件的刚度会因此而降低。

③对受压焊件稳定性的影响：焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性将因此而降低。

残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。

残余应力对非封闭截面（如工字形截面）杆件的影响比封闭截面（如箱形截面）的影响大。

④对加工精度的影响：焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。

焊件的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。

⑤对尺寸稳定性的影响：焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。

焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。

⑥对耐腐蚀性的影响：焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。