文档介绍：HuaQiao University OF Technology 焊接基础机电及自动化学院 6 焊接应力与变形 HuaQiao University OF Technology 焊接基础机电及自动化学院 6焊接应力与变形一. 焊接应力与变形的概念焊接构件由焊接而产生的内应力称为焊接应力。按作用时间可分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。物体在受到外力的作用时,会出现形状、尺寸的变化,这就称为物体的变形。焊接变形是焊件由焊接而产生的变形(尺寸和形状的改变)。焊后焊件残留的变形称为焊接残余变形。在物体受到外力作用发生变形的同时,在内部会出现一种抵抗变形的力, 这种力叫内力。在单位截面积上的内力叫应力。内应力按产生原因分类: 温度应力及残余应力?㈠温度应力(热应力) ?产生条件:受热不均匀?温度均匀结果:应力残留或消失举例过程:加热-承受压应力-屈服( 250 ℃)-应力降低、压应变继续增加; 750 ℃开始冷却拉应力应变上升-室温-残余应力和相变应力。图 3-1 加热和冷却产生内应力的实验及温度曲线(二)残余应力?产生原因:不均匀加热?产生条件:局部区域产生塑性变形或相变加热中心杆,温度均匀化后,热应力消失。 焊接应力与变形的形成过程?自由变形、外观变形和内部变形?自由变形: ?⊿L T=α·L 0 (T 1 -T 0)?ε T=⊿L T /L 0 =α· (T 1 -T 0)?外观变形: ?⊿L e?ε e =⊿L e /L 0?内部变形: ?⊿ L = -(⊿L T-⊿L e)?ε=⊿ L /L 0?内应力σ= E ·ε=E (ε e -ε T ) 简单杆件的应力与变形图 3-4 金属杆件的受热变形 a)自由变形量 b)外观变形量杆件的温度、变形与内应力演变规律?T 1温度下∣ε 1∣﹤ε s,则只存在弹性变形; ?T 2温度下∣ε 2∣﹥ε s,则只存在塑性变形, ∣ε p∣= ∣ε e -ε T ∣- ε s; 图 3-5 低碳钢的应力-应变曲线对于低碳钢,假定杆件中的应力σ达到σ s后就不再升高—即将低碳钢视为理想弹塑性体 不均匀温度场作用下的应力与变形?研究的前提条件:平面假设原理?㈠长板条中心加热(对称加热) 图 3-6 长板条中心加热示意图截取板条的单位长度研究????? dx Y BB.. 2/2/?? dx E BB Te???????? 2/2/)(0 )]([ 2/2/??????? dx xfE BB e???温度低,无塑性变形,应力平衡: 图 3-7 长板条中心加热时的变形??????????? 22 22)(Y BB p e BB dx E dx?????‘??????????? 22 ' 22 22 )]([ BC p e CB edx EdxxfEdx E??????’‘+ = 温度高,产生塑性变形,残余应力: 0 )]([)( 22????????? BB p e edxxfECBE ’‘=????当加热温度高,板中心将发生塑性变形,如果已知塑性区压缩变形的分布规律为:)(xf pp??则残余应力为: )]([ 'xfE pe?????残余应力和变形的平衡条件可表达为: