焊接结构最终版

1、一简答下列问题1 什么是内应力？答：在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力,工作应力是物体内部与外力平衡的应力。2 内应力与工作应力有何区别?答：内应力是在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力，工作应力是在载荷作用下物体内部与其平衡的应力。3 何谓热应力；温度应力由于构件受热不均匀；瞬时应力？4.何谓焊接残余应力？答：焊接接头和结构焊后，在没有外力作用的条件下平衡于焊接接头区或结构上的内应力。5.什么是残余应力？ -构件（金属固体）在不均匀温度场作用下所造成的内应力达到材料的屈服点（限），使构件的局部区域发生塑性变形。当温度恢复到原始的均匀状态后，构件中就产生新的内应力，这种应力即为残余应力。

2、-不均匀温度场所造成的内应力大于屈服限时,温度均匀后残存在物体上的内应力。6.什么是相变应力？ 答：在金属塑性温度Tp以下，由构件上局部相变造成的内应力。7.何谓瞬时内应力？答：构件（金属固体）在无外力时随不均匀温度场作用，出现在构件（金属固体）内平衡的应力。8.什么是自由变形外观变形和内部边形，并说出他们之间的关系？（必考或考其中之一）答：在温度变化过程中金属物体无拘束的变形为自由变形；有拘束时变形受到一定的限制，显示出的变形为外观变形未显示出来的那部分变形为内部变形。自由变形-外观变形=内部变形。9.什么是内部变形？答：金属物体在温度变化过程中变形受拘束时，未表现出来的那部分变形。10.焊

3、接残余变形有几种基本类型？答：纵向收缩；横向收缩；挠曲；角变形；扭曲；波浪；错边。11.焊缝有何种工作性质？答：根据焊缝承担载荷情况有三种工作性质的焊缝，承担传递全部载荷工作焊缝、主要其固定工件位置的联系焊缝和具有上述两种作用的双重焊缝。12.什么是工作焊缝，有何性质？ 答：在焊接结构上，承担传递全部载荷与被连接件处于串联位置，一旦断裂，结构就立刻失效的焊缝。13. 何谓联系焊缝，有何性质另一种焊缝与被连接件是并联的，它传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一段断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝14焊接接头有几种基本形式？答：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头。1

4、5焊缝的基本形式有几种？答：对接焊缝 （卷边；平对；坡口）；角焊缝。16.脆性断裂有何特征？答：脆性断裂系指沿一定结晶面的解理断裂和晶界（沿晶）断裂。断裂部位没有可以觉察的塑性变形，断口平整有金属光泽，一般与主应力垂直。17.延性断裂有何特征？延性断裂断口一般呈纤维状，色泽灰暗。边缘有剪切唇，断口附近有宏观的塑性变形。其围观特征形态是韧窝18.疲劳断裂有何特征？疲劳断裂的显微断口分析可观察到辉纹，断裂表面宏观上出现类似贝壳纹的疲劳纹19.落锤实验求出的NDT有何意义？答：金属结构材料的无延性转变温度，是焊接结构防脆断选材的韧性指标。20.材料断裂的试验评定方法有哪几种。答：冲击试验；爆炸膨胀试

5、验；落锤试验；静载试验21.什么是应力集中？答： 由于接头截面变化或材料不连续，造成工作应力分布不均匀，其最大应力高于平均应力的情况。22.焊接接头的强度组配有几种，各有何特点？（看到有填空题也有出现）答：高强组配 焊缝强度大于母材强度 接头强度=母材强度 接头拉伸断在母材； 等强组配 焊缝强度等于母材强度 接头强度=母材强度（焊缝强度）接头拉伸断在焊缝或母材；低强组配 焊缝强度小于母材强度 接头强度母材强度 接头拉伸断在焊缝。匹配形式性能组合接头强度断裂位置高强匹配bB<bWbJ=bB母材等强匹配bB=bWbB=bJ母材或焊缝低强匹配bB>bWbB=bJ<bB焊缝二 填空1

6、.焊接接头有：对接接头，搭接接头，丁（十）字接头，角接头 四种基本形式2.焊接过程中温度的 不均匀 ；局部材料的 相变 ；和焊接结构的 拘束，是造成焊接结构内应力的主要原因。3.焊接变形的基本型式有纵向收缩 ；横向收缩；角变形 ；挠曲变形；扭曲变形；破浪变形；错边变形 7种。 4.在焊接过程中降低和调整焊接残余应力的措施是 采用合理的焊接顺序和方向；反变形增加焊缝自由度；锤击和碾压焊缝；加热拘束部位。5预防焊接变形的工艺措施常用的方法是 反变形法 ；刚性固定法 ；合理地选择焊接方法和规范 ；选择合理的装配焊接顺序 等四种方法。设计措施：合理的选择焊缝的尺寸和形式，尽可能减少不不要的焊缝，合理的

7、安排焊缝位置6.焊接结构疲劳断裂过程一般由在应力集中处产生初始疲劳裂纹 ；裂纹稳定扩展；断裂 三个阶段组成7.焊后消除焊接内应力常用方法是整体高温回火 ；局部高温回火 ；机械拉伸（过载法）；温差拉伸（低温消除应力法）；振动法 等五种方法。8.影响焊接结构金属脆断的主要因素有 应力状态； 工作温度；加载速度（率）；材料自身状态 等四个方面。 9提高焊接接头疲劳强度可采取的措施是 降低应力集中；调整残余应立场；改善材料的机械性能；特殊保护 等四种措施。10. 脆断原因：材料选择不当，设计不合理，制造工艺及检验技术不完善1.画出（厚度为16mm）平板对接焊缝中心沿X方向焊接残余应力的分布2. 画出角

8、焊缝十字接头在工作载荷作用下的应力的分布情况。（5分）3. 作出受拘束低碳钢杆件，加热冷却过程中的应力与变形状态4. 按图所标焊接方向，画出（厚度16mm）平板对接焊缝附近横向焊接残余应力"y的分布。5. 画出搭接接头角焊缝在工作载荷作用下的应力的分布情况6. 画出在工作载荷作用下侧面角焊缝搭接接头沿焊缝切应力分布规律。7. 作出低碳钢长板条中心焊接，在热源附近（600度最宽处）单位长度热态时变形应力状态8. 图示平板对接bs为焊接时的热塑变区；bm为接头冷却相变区。绘出平板对接焊后该平板结构上，沿焊缝方向中部截面上的内应力分布状态。（7分）9. 绘出1个单位长度受拘束低碳钢杆件，加

9、热冷却过程中的应力与变形过程。（12分）四 分析下列问题1. 根据普通厚度平板对接熔化焊加热条件，分析焊接过程产生内应力和变形的原因？并说明一般低碳钢平板对接熔化焊，焊接残余应力峰值大小和截面上的分布规律？答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；4分 2）热塑-冷缩的原理；4分 3）焊缝及附近为拉应力，中心峰值达到材料的屈服极限，距焊缝较远的两侧为 分布范围较宽峰值较低的压应力。4分 焊接过程中受不均匀温度场的作用，加热速度快，冷却速度也快。在焊接时，由于热作用产生塑性变形，停止焊接时，焊缝快速冷却并收缩，产生压缩塑性形变。塑性形变大于压缩塑性形变时，焊缝中会产生内应力，内应力较大时，宏观表现为

10、变形。焊缝及附近为拉应力，中心峰值达到材料的屈服极限，距焊缝较远的两侧分布范围较宽峰值较低的压应力2. 由断口特征怎样鉴别延性断裂；脆性断裂和疲劳断裂？答题要点：1）宏观特征 塑变状态 断口显示； 2）微观特征 韧窝 解理 年轮线； 3）指出对应的断裂形式。延性断裂断口一般呈纤维状，色泽灰暗。边缘有剪切唇，断口附近有宏观的塑性变形。其微观特征形态是韧窝。脆性断裂：材料在断裂前没有或只有少量塑性变形，断裂突然发生并快速发展这种断裂叫做脆性断裂，通常指沿一定结晶面的解理断裂及晶界开裂。断裂部位没有可以觉察的塑性变形，断口平整有金属光泽，一般与主应力垂直。解理断裂断口特征：宏观断口平整，人字纹花样；

11、微观：河流花样，舌状花样，扇形花样。晶间断裂：宏观颗粒状或粗瓷状，色泽较灰暗；微观岩石状花样，冰糖状花样。疲劳断裂的显微断口分析可观察到辉纹，断裂表面宏观上出现类似贝壳纹的疲劳纹3.试分析焊接残余应力对接头静载强度的影响？答题要点：1)纵向残余应力在截面上的分布; 2分 2)对塑性材料接头的影响; 5分 3) 对脆性材料接头的影响; 3分残余应力分布形式为中间部分为拉应力，两侧为压应力。接头在拉力作用下产生拉应力，随拉应力增加，两侧的压应力逐渐减少而转变成拉应力。中部拉应力和外力(拉力)叠加，当到达s后，将产生塑性变形。外力继续增加，当接头应力全部达到s后，应力全部均匀化。此时的外力与没有残余

12、应力时使接头断裂的外力相同。所以，只要材料有足够的延性，能够进行塑性变形，内应力的存在并不影响接头的承载能力，也就是说对强度没有影响。对于脆性材料，随外力增加，接头处不可能产生应力均匀化，应力峰值不断增加，直到达到材料的强度极限b，发生局部破坏，最后导致焊接接头断裂4.利用应力集中概念，分析焊接接头中产生工作应力不均匀的原因（概率大）答题要点：1) 应力集中的概念; 2分 2) 焊接缺陷原因; 3分 3) 焊缝外形原因; 2分 4）不合理的接头设计；3分由于焊缝的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的。其最应力值大与平均应力值高，这种情况称之为应力集中。产生原因：1焊缝中的工艺

13、缺陷，如气孔，夹渣，裂纹，为焊透等，其中裂纹和为焊透引起的应力集中严重 2不合理的焊缝外形，如对接焊缝加厚高过大，可形成较大的应力集中3设计不合理的焊接接头，如接头截面的突变，加盖板的对接接头等，会造成严重的应力集中，焊缝设计不合理，如只有单侧焊缝的丁字接头5. 试分析焊接接头应力集中对接头静载强度的影响？答题要点：1) 应力集中的概念; 2) 对塑性材料接头的影响; 3) 对脆性材料接头的影响;由于焊缝的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的。其最大应力值大与平均应力值高，这种情况称之为应力集中。当材料具有足够的塑性，起初焊缝工作于弹性极限内，切应力分布不均匀。继续增加外力，

14、焊缝的两端点达到屈服极限，则该处应力停止上升，而焊缝中段各点的应力因尚未达到屈服极限，继续增加外力，直至焊缝全长同时达到强度极限，最会破坏。这说明对于塑性材料而言，接头在塑性变形的过程中会发生均匀化，应力集中对静载强度几乎没有影响。而对于脆性材料，由于材料不能进行塑性形变，不会发生均匀化，应力峰值不断增加，直到达到材料的强度极限b，发生局部破坏，最后导致焊接接头断裂 6. 利用“热塑冷缩”原理分析低碳钢中厚板焊接产生内应力和变形基本原因。答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用； 2）热塑-冷缩的原理； 3）拘束使变形减小内应力增加。焊接过程中受不均匀温度场的作用，加热速度快，冷却速度也快。在焊接

15、时，由于热作用产生塑性变形，停止焊接时，焊缝快速冷却并收缩，产生压缩塑性形变。塑性形变大于压缩塑性形变时，焊缝中会产生内应力，内应力较大时，宏观表现为变形。由于板厚较大，拘束度大，变形减小，内应力增加。7. 焊接接头有几种，比较分析各种接头工作应力分布特点和性能。答题要点：1）四种接头的集合特征； 2）各接头应力集中程度； 3）承载性能。接头的四种基本形式：对接接头，搭接接头，丁字接头，角接接头。对接接头传力效率高，应力集中低。不但静载可靠，疲劳强度高，是焊接接头的首选形式。搭接接头应力集中比对接接头复杂，应力集中较大，接头的动载强度低。丁字接头工作截面发生急剧变化，应力集中分布极不均匀，在焊根处和过渡处都有较大的应力集中8. 焊接时为什么会产生内应力和变形？焊接内应力与焊接变形之间一般有什么关系？答题要点：1）焊接不均匀温度场的作用；3分 2）热塑-冷缩的原理；4分 3）拘束使变形减小内应力增加。3分焊接过程中受不均匀温度场的作用，加热速度快，冷却速度也快。在焊接时，由于热作用产生塑性变形，停止焊接时，焊缝快速冷却并收缩，产生压缩塑性形变。塑性形变大于压缩塑性形变时，焊缝中会产生内应力，内应力较大时，宏观表现为变形。板厚越大，拘束度越大，焊接变形越小，内应力越大。五