文档介绍：第2章 焊接应力与变形
焊接应力与变形
内力----物体受到外力作用时和加热引起物体内部之间相互作用的力，称内力。
单位截面积上的内力称为内应力。
内应力----在没有外力的条件下平衡于物
体内部的应力。
/28
计算机模拟焊接应力
.
2022/2/28
小结
在平板条中心堆焊，由于板条在焊接过程中是一个不均匀受热的整体，焊接时沿焊缝长度产生伸长变形，焊缝及其附近产生压应力；远离焊缝区的两侧产生拉应力。
焊接结束后，板条产生缩短的残余变形，同时在焊缝及其附近产生残余拉应力；远离焊缝区两侧产生残余压应力。
.
2022/2/28
（1）根据应力与焊 缝的相对位置
（2）根据应力形成原因
焊接残余应力及分布
.
焊接残余应力
平行焊缝轴线方向的应力称纵向残余应力，
垂直焊缝轴线的应力为横向残余应力，厚度方向
的残余应力。
在厚度小于20mm的对接接头结构中，厚度方
向应力较小。
.
2022/2/28
（横截面）
.
2022/2/28
（1 ）焊缝长度对纵向应力（纵截面）的影响
.
2022/2/28
（2） T形接头的纵向应力分布
.
2022/2/28
（3） 对接圆筒环焊缝的纵向残余应力
（切向应力）
如直径为1200mm，壁厚为6mm的低碳钢圆筒，环缝中的为210N/mm2，而直径为384mm，壁厚也为6mm的圆筒环焊缝中的为115N/mm2。
.
2022/2/28
横向残余应力有两部分组成： 一部分是由焊缝及其附近塑性区的纵向收缩引起的横向应力σy′；
.
2022/2/28
(1) 纵向收缩引起的焊缝横向应力随焊缝长度变化：
.
2022/2/28
（2）焊缝横向收缩引起的横向应力σy〞
先焊部分先冷却，后焊部分后冷却。先冷却
的焊缝限制后冷却焊缝的横向收缩，导致最后
收缩的焊缝受拉应力。
.
2022/2/28
随着填充材料厚度的增加，横向收缩应
力也沿z轴向上移动，并在已填充的坡口的
纵截面上引起应力。
.
2022/2/28
厚度方向应力为压应力
.
2022/2/28
.
2022/2/28
5. 工字梁中的残余应力
.
2022/2/28
6. 拘束状态下焊缝的残余应力分布
.
2022/2/28
残余应力对结构的影响
对静载强度的影响
对构件加工尺寸精度的影响
对受压杆件稳定性的影响
对应力腐蚀裂纹的影响
焊接变形及其对钢结构的影响
.
2022/2/28
.
2022/2/28
.
2022/2/28
.
2022/2/28
球形焊接件变形
.
2022/2/28
金属材料在某些特定介质和拉应力的共同作用下发生的延迟开裂现象，称为应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹主要是由材质、腐蚀介质和拉应力共同作用的结果。
残余拉应力大小对腐蚀速度有很大的影响，当焊接残余应力与外载荷产生的拉应力叠加后的拉应力值越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向就高，发生应力腐蚀开裂的时间就越短。
.
2022/2/28
（1）钢结构整体如果产生扭曲变形，就会
降低承载能力、降低使用寿命，甚至不能
使用。
（2）变形会浪费工时、增加生产周期，或
矫正变形过程中使构件产生加工硬化。
.
2022/2/28
消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法有：
热处理、锤击、振动法和加载法等。
1. 热处理
对碳钢及中、低合金钢，加热温度为
580～680℃；铸铁为600～650℃，保温时
间一般根据每毫米板厚保温1～2min计算，
但总时间不少于30min，最长不超过3h。
.
2022/2/28
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。另外，焊后要及时锤击，除打底层不宜锤击外，其余焊完每一层或每一道都要进行锤击。锤击铸铁时要避开石墨膨胀温度。
避免在蓝脆区敲击200-300℃。
.
2022/2/28
截面为30mm×50mm一侧堆焊的试件，经过=128N/mm2和=，残余应力的变化情况。由图中看出，当载荷达到一定