第三章 钢结构连接1焊缝连接

1、第第3章章 钢钢 结结 构构 的的 连连 接接 钢结构是由钢构件经连接而成的结构钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢因此连接在钢结构总占有很重要的位置结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经它直接关系钢结构的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。间应保持正确的相互位置。一、钢结构连接的基本方法一、钢结构连接的基本方法焊接焊接连接连接连接连接方式方式备备 注注缺缺 点点优优 点点构造简单构造简单省工省料省工省料施工快速施工快速连接的密闭性好连接的密闭性好受材料和操作的影响大受材料和操

2、作的影响大对钢材材性要求较高对钢材材性要求较高最基本最基本最广泛最广泛施工简单施工简单装拆方便装拆方便费料费料开孔截面削弱开孔截面削弱螺栓孔加工螺栓孔加工精度要求高精度要求高费料费工费料费工 很少很少应用应用塑性韧性好塑性韧性好动力性能好动力性能好传力可靠传力可靠螺栓螺栓连接连接铆钉铆钉连接连接二、各连接方式的特点二、各连接方式的特点3.1 焊接方法和焊接连接形式焊接方法和焊接连接形式3.2 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算3.3 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算3.4 焊接残余应力和焊接残余变形焊接残余应力和焊接残余变形3.5 螺栓连接的构造螺栓连接的构造3.6 C级普通螺栓连接

3、的工作性能和计算级普通螺栓连接的工作性能和计算3.7 高强螺栓连接的工作性能和计算高强螺栓连接的工作性能和计算1. 电弧焊电弧焊 焊机焊机导线导线熔池熔池焊条焊条焊钳焊钳保护气体保护气体焊件焊件电弧电弧3.1 焊接方法和焊接连接形式焊接方法和焊接连接形式一、一、 焊接方法焊接方法 Q390Q390、Q420Q420钢选择钢选择E55E55型焊条型焊条(E5500-5518)(E5500-5518)Q345Q345钢选择钢选择E50E50型焊条型焊条(E5000-5048)(E5000-5048)B B、焊条的表示方法、焊条的表示方法第第1 1、2 2位数字为熔融金属的最小抗拉强度位数字为熔融金

4、属的最小抗拉强度（kgf/mm2) )第第3 3、4 4适用焊接位置、电流及药皮的类型。适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。Q235Q235钢选择钢选择E43E43型焊条（型焊条（E4300-E4328)E4300-E4328) A A、焊条的选择、焊条的选择缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；C C、优、缺点、优、缺点、焊丝转盘焊丝转

5、盘送丝器送丝器焊剂漏斗焊剂漏斗焊剂焊剂熔渣熔渣焊件焊件埋弧自动焊埋弧自动焊A A、焊丝的选择应与焊件等强度。、焊丝的选择应与焊件等强度。 B B、优、缺点：、优、缺点： 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。焊接质量好。 缺点：设备投资大，施工位置受限等。缺点：设备投资大，施工位置受限等。 2. 气体保护焊气体保护焊 焊接速度快，熔化深度大焊接速度快，熔化深度大 可手工焊，也可自动化操作可手工焊，也可自动化操作 目前工厂很常用的焊接方法目前工厂很常用的焊接方法 室外施焊要有避风措施，防止气孔、焊接缺陷室外施焊要有避风措施，防止气孔、

6、焊接缺陷二、焊缝连接的形式二、焊缝连接的形式 1、按焊缝的构造分、按焊缝的构造分角焊缝角焊缝被连接板件被连接板件2 2对接焊缝对接焊缝对接焊缝对接焊缝被连接板件被连接板件1 1对接焊缝对接焊缝, ,角焊缝角焊缝2、按两焊件的相对位置分、按两焊件的相对位置分 3、对接焊缝按受力与焊缝方向分、对接焊缝按受力与焊缝方向分a a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交 4、角焊缝按受力与焊缝方向分、角焊缝按受力与焊缝方向分a a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b b

7、）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行c) c) 斜缝斜缝: : 作用力与焊缝长度方向斜交作用力与焊缝长度方向斜交角焊缝的种类角焊缝的种类Na)Nb)Nc)5、按焊缝连续性、按焊缝连续性a a）连续焊缝：受力较好）连续焊缝：受力较好 b b）断续焊缝：易发生应力集中）断续焊缝：易发生应力集中 6、按施工位置、按施工位置俯焊、立焊、横焊、仰焊俯焊、立焊、横焊、仰焊其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。也最好，仰焊最差。a)焊条焊条俯焊俯焊d)仰焊仰焊b)立焊立焊c)横焊横焊三、焊缝的缺陷及焊缝质量检验三、焊缝的

8、缺陷及焊缝质量检验1. 焊缝缺陷焊缝缺陷2. 焊缝质量检验焊缝质量检验四、焊缝代号四、焊缝代号作用作用 表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表明焊缝型式、尺寸和辅助要求表示方法表示方法 由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成一、一、 角焊缝的形式和构造角焊缝的形式和构造1. 分类一分类一正面角焊缝正面角焊缝（端缝）（端缝）侧面角焊缝侧面角焊缝（侧缝（侧缝）斜向角焊缝斜向角焊缝3.2 角焊缝的构造和计算角焊缝的构造和计算 直角角焊缝直角角焊缝 斜角角焊缝斜角角焊缝2. 分类二分类二 一般采用（一般采用（a）。但（）。但（a）应力集中较严重，在承受动）应力集中较严重，

9、在承受动力荷载时采用（力荷载时采用（b）、（）、（c）。）。 直角角焊缝直角角焊缝hehfhf(a)普通型普通型hehf1.5hf(b)平坦型平坦型hehfhf(c)凹面型凹面型ab45BACEDhfhfhe图中图中 h hf f焊脚尺寸（焊缝根角至焊缝外边的尺寸），焊脚尺寸（焊缝根角至焊缝外边的尺寸）， h he e焊缝有效厚度。焊缝有效厚度。 并有并有 h he e =0.7h =0.7hf f， h he e总是总是45450 0斜面上的最小高度。斜面上的最小高度。 直角角焊缝直角角焊缝 斜角角焊缝斜角角焊缝 主要用于钢管连接中主要用于钢管连接中我们主要讨论直角焊缝我们主要讨论直角焊缝（

10、d d）斜锐角焊缝）斜锐角焊缝d)e)（e e）斜钝角焊缝）斜钝角焊缝f)（f f）斜凹面角焊缝）斜凹面角焊缝 1）最大焊脚尺寸）最大焊脚尺寸h f,max 为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力和残余变形，应力和残余变形，h hf,maxf,max应满足以下要求应满足以下要求: : h hf,maxf,max1.2t1.2tminmin（钢管结构除外）（钢管结构除外）式中式中: t: tminmin-较薄焊件厚度。较薄焊件厚度。t1t tminminhf f 对于板件边缘的角焊缝对于板件边缘的角焊缝, ,则应满足以下要求：则应满足以下要求：

11、当当 t t1 16mm6mm时，时，h hf,maxf,maxtt1 1； 当当 t t1 16mm6mm时，时，h hf,maxf,maxtt1 1-(1-(12)mm2)mm；hf ft tminmint13.3.角焊缝的构造要求角焊缝的构造要求2）最小焊脚尺寸）最小焊脚尺寸hf,min 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂，硬组织，导致母材开裂， hf,min应满足以下要求应满足以下要求: : maxmin,5 .1thf 式中式中: : t tmax-较厚焊件厚度较厚焊件厚度 另另: :对于埋弧自动焊对于埋弧自动焊h

12、 hf,minf,min可减去可减去1mm;1mm; 对于对于T T型连接单面角焊缝型连接单面角焊缝h hf,minf,min应加上应加上1mm;1mm; 当当t tmaxmax4mm4mm时时, h, hf,minf,min=t=t3）侧面角焊缝的最大计算长度）侧面角焊缝的最大计算长度fwfwhlhl4060受静力荷载受静力荷载受动力荷载受动力荷载 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，如果焊缝长度不是

13、太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：4）侧面角焊缝的最小计算长度）侧面角焊缝的最小计算长度mmhlfw408且且不不得得小小于于 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定：5）搭接连接的构造要求）搭接

14、连接的构造要求 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时： A、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力、为了避免应力传递的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定：不均，规范规定：blw B、为了避免横向收缩时引、为了避免横向收缩时引起板件的拱曲太大，规范规起板件的拱曲太大，规范规定：定：）（或）（mmtmmmmttb121901216111t1t2bwlD. 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的的5倍，且不得小于倍，且不得小于25mm。 C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作当角焊缝的端部位于构件转角处

15、时，应作2h2hf f的的绕绕 角焊角焊，且转角处必须连续施焊。，且转角处必须连续施焊。bwl2hf f 焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度外的部分去掉，按有效厚度h he e确定最危险截面（顺着焊缝方确定最危险截面（顺着焊缝方向的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算向的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算。 hfdcbadcbah he ehfhfhfhe有效截面有效截面焊缝两焊脚面交线（焊缝两焊脚面交线（aaaa ）与有效厚度）与有效厚度h he e组组成的截面（下图中成的截面（下图中ad

16、dadd a a ）。）。二、角焊缝的工作性能及强度二、角焊缝的工作性能及强度（1 1）侧焊缝）侧焊缝 这些剪应力实际分布这些剪应力实际分布不均。试验表明两头大中不均。试验表明两头大中间小。考虑到出现塑性后间小。考虑到出现塑性后应力重分布，规范规定在应力重分布，规范规定在焊缝长度范围内按均匀分焊缝长度范围内按均匀分布计算。布计算。NNN N 有效截面上只有与有效截面上只有与焊缝长度方向平行的剪焊缝长度方向平行的剪应力应力 。（2 2）端（正面）焊缝）端（正面）焊缝N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2有效截面上与焊缝长度有效截面上与焊缝长度方向垂直的正应力方向垂直的正应力和和

17、剪应力剪应力 。正面角焊缝刚度大，破坏正面角焊缝刚度大，破坏时变形小，强度比侧缝高，时变形小，强度比侧缝高，但塑性变形能力比侧缝小，但塑性变形能力比侧缝小，常呈脆性破坏。常呈脆性破坏。复杂应力状态下，强度条件计算复杂应力状态下，强度条件计算：wff3321122f ff fw w角焊缝的设计强度。角焊缝的设计强度。 = = / /2 = = / /2welhN = =代入上式得代入上式得wfff222. 1( ( f f) )2 2仅侧面角焊缝（图仅侧面角焊缝（图a）wffewNfhl 仅正面角焊缝（图仅正面角焊缝（图b）wfffewNfhl 1. 轴心力（拉力、压力和剪力）作用下角焊缝的计算

18、轴心力（拉力、压力和剪力）作用下角焊缝的计算 三、角焊缝的计算三、角焊缝的计算三面围焊时（图三面围焊时（图c） 先计算计算正面角焊缝受力先计算计算正面角焊缝受力N1，剩，剩 余的余的N N1由侧面角焊缝承担。由侧面角焊缝承担。菱形拼接板（图菱形拼接板（图d） 简化计算不计正面及斜焊缝的简化计算不计正面及斜焊缝的 f：wfewNfhl A A、仅采用侧面角焊缝连接、仅采用侧面角焊缝连接221121eNeNNNN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :故故: :NkeeeNNNkeeeNN2211212121肢肢尖尖焊焊缝缝内内力力分分配配系系数数肢肢背背焊焊缝缝内内力力分分配配系系数数 22112

19、12121keeekkeeekNe1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w22.轴心力作用下，角钢与节点板连接的角焊缝计算轴心力作用下，角钢与节点板连接的角焊缝计算 wfewfwfewffhlNfhlN222111对于校核问题对于校核问题: :对于设计问题对于设计问题: :wfewwfewfhNlfhNl222111Ne1e2bN1N2xxl lw1w1l lw2w2B B、采用三面围焊、采用三面围焊22322311NNkNNNkN由力及力矩平衡得由力及力矩平衡得: :wffewfhlN333wffefbhN33余下的问题同情况余下的问题同情况A，即，即: :Ne1e2bN1N2xxN3

20、l lw1w1l lw2w2wfewfwfewffhlNfhlN222111对于校核问题对于校核问题: :对于设计问题对于设计问题: :wfewwfewfhNlfhNl222111Ne1e2bN1N2xxN3l lw1w1l lw2w231232NNNNkNC C、采用、采用L L形围焊形围焊对于设计问题对于设计问题: :02 N333111wwfffwfewlfNhfhNl22322311NNkNNNkNNe1e2bN1xxN3l lw1w1a)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBMfNff焊缝受焊缝受M、V、N作用作用3.弯矩、剪力、轴力共同作用下的弯矩、剪力、轴力共同作用下的顶接连

21、接顶接连接角焊缝角焊缝b)MfNfllf1V VN NM M 剪力剪力V V与焊缝轴线平行，在有效截面上产生均匀分与焊缝轴线平行，在有效截面上产生均匀分布剪应力布剪应力 。 轴力轴力N N与焊缝轴线垂直，形与焊缝轴线垂直，形 成垂直于焊缝方向的均匀分布应成垂直于焊缝方向的均匀分布应 力力 f fN Na)形心形心MNVo1有效截面有效截面c)XXfh7 .0fh7 .0lwwfwlhVAV7 . 02 f f = =wfwNflhNAN7 . 02 在在M M作用下，有效截面上产生垂直作用下，有效截面上产生垂直于焊缝方向且按三角形分布的应力于焊缝方向且按三角形分布的应力 f fM M27 .

22、026wfwMflhMWMa)形心形心MNVo1有效截面有效截面AABBc)XXfh7.0fh7.0lw有效截面有效截面627 . 02wflhWb)1MfNfllf We角焊缝有效截面绕角焊缝有效截面绕x轴的抵抗矩轴的抵抗矩在在1 1点处，有垂直于焊缝长度方向点处，有垂直于焊缝长度方向的最大应力的最大应力 f f，且，且 MfNffwfffNfMff22角焊缝计算角焊缝计算的一般公式的一般公式u 牛腿在弯矩、剪力共同作用下的角焊缝连接牛腿在弯矩、剪力共同作用下的角焊缝连接4. 承受扭矩剪力轴心力作用三面围焊角焊缝计算承受扭矩剪力轴心力作用三面围焊角焊缝计算按弹性理论假定：按弹性理论假定：Y被

23、连接件是绝对刚性的，它有绕焊缝形心被连接件是绝对刚性的，它有绕焊缝形心O旋转的趋势，而旋转的趋势，而角焊缝本身是弹性的；角焊缝本身是弹性的；Y角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且角焊缝群上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力大小与连线长度应力大小与连线长度r成正比。成正比。 扭矩扭矩T引起的引起的剪应力最大剪应力最大在在A点最大，点最大，A点为设计控点为设计控制点制点AAxy; T rJIIJyVNTTxAAAAewew; ; ; T rVNT rhlhlJJTV2TT2wAAAAff()()fNC=0.52mm（a）C=23mm（b）C=23mm（C）p p（d）C

24、=34mmp pC=34mmp p（e）C=34mmp p（f）3.4 对接焊缝的构造和计算对接焊缝的构造和计算一、对接焊缝的构造一、对接焊缝的构造应用：板厚为应用：板厚为t t t10mm t10mm 时，用时，用 a a）、）、b) b) 、 工字形工字形 t=10t=1020mm 20mm 时，用时，用 c c）、）、d)d)单边单边V V 、V V字形字形 t t20mm 20mm 时，用时，用 e)e)、f) Xf) X、K K、U U字形字形垫板垫板垫板垫板垫板垫板加垫板的坡口加垫板的坡口为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板（1 1）起落

25、弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去时将焊缝长度两端各减去t(tt(t为较薄焊件的厚度为较薄焊件的厚度) )。对接焊缝的构造处理对接焊缝的构造处理引弧板引弧板b（2 2）变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两）变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于面切成坡度不大于1 1：2.52.5的斜面，避免应力集中。的斜面，避免应力集中。对接焊缝分为：对接焊缝分为：焊透焊透和和部分焊透部分焊透两种；两种；动荷载作用下部分焊透的对

26、接焊缝不宜用做动荷载作用下部分焊透的对接焊缝不宜用做垂直受垂直受力方向力方向的连接焊缝；的连接焊缝；对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算；为与母材相同，不与计算。三级焊缝需进行计算；对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构对接焊缝可视作焊件的一部分，故其计算方法与构件强度计算相同。件强度计算相同。二、对接焊缝的计算二、对接焊缝的计算NNtN（1 1）直焊缝）直焊缝 1 1、受轴心力作用的对接焊缝、受轴心力作用的对接焊缝 （2 2）斜焊缝）斜焊缝 2 2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝、受弯矩和剪力

27、共同作用的对接焊缝 MMVVlwtlwt验算截面验算截面62wxtlW82maxwtlS123wxtlI 分别分别验算验算 、 （1 1）矩形截面）矩形截面wtwxftlMWM2max6wvwwxwftlVtIVS23max（2 2）工字形截面）工字形截面 MMVV 验算截面验算截面.1 问题特点：问题特点： 在腹板和翼缘连接处（在腹板和翼缘连接处（1 1点），点）， 、 均较大。还均较大。还要用最大折算应力进行检算。要用最大折算应力进行检算。 1 1、 1 1受拉区受拉区1 1点的正应力、剪应力。点的正应力、剪应力。系数系数1.11.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提考虑折算应力发生在

28、焊缝局部，设计强度提高高10%10%。 wtf1 . 132121折算应力验算公式：折算应力验算公式：规范规定：规范规定：在对接接头和在对接接头和T T形接头中，承受弯矩和剪力形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或角接组合焊缝，其正应力和剪共同作用的对接焊缝或角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算，但在同时受有较大正应力和剪应力应分别进行计算，但在同时受有较大正应力和剪应力处，应计算折算应力。应力处，应计算折算应力。v与构件母材强度计算方法相同与构件母材强度计算方法相同v采用一般的材料力学、弹性力学计算公式采用一般的材料力学、弹性力学计算公式v一级、二级检验的对接焊缝强度可与母材等

29、强，一级、二级检验的对接焊缝强度可与母材等强，可不验算可不验算小结小结3.4 焊接应力和焊接变形焊接应力和焊接变形一、焊接残余应力的分类及其产生的原因一、焊接残余应力的分类及其产生的原因 1.1.焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类 A A、纵向焊接残余应力纵向焊接残余应力沿焊缝长度方向沿焊缝长度方向; ; B B、横向焊接残余应力横向焊接残余应力垂直于焊缝长度方向且平行于构件表垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面面; ; C C、沿厚度方向的焊接残余应力沿厚度方向的焊接残余应力垂直于焊缝长度方向且垂直垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面。于构件表面。 2.2.焊接残余应力产生的原因焊接残余应力产

30、生的原因 （1 1）纵向焊接残余应力）纵向焊接残余应力 焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝处可达产生不均匀的温度场，焊缝处可达16001600o oC C，而邻近区域，而邻近区域温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀温度骤降。高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生小的钢材限制，产生热态塑性压缩热态塑性压缩，焊缝冷却时被，焊缝冷却时被塑性塑性压缩压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材。

31、对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材达到达到屈服强度屈服强度。焊接残余应力是无荷载的。焊接残余应力是无荷载的内应力内应力，故在，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。+-500500o oC C800800o oC C300300o oC C300300o oC C500500o oC C800800o oC C施施焊焊方方向向8cm64202468cm-+ （2 2）横向焊接残余应力）横向焊接残余应力产生的原因产生的原因: :1 1、焊缝的纵向收缩，使焊件有反向、焊缝的纵向收缩，使焊件有反向弯曲变形弯曲变形的趋势，的趋势，导致两焊

32、件在焊缝处导致两焊件在焊缝处中部受拉，两端受压中部受拉，两端受压；2 2、焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向、焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生膨胀，产生横向塑性压缩变形横向塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡应力自相平衡，更远处焊缝，更远处焊缝则产生拉应力则产生拉应力；应力分布与施焊方向有关应力分布与施焊方向有关。 以上两种应力的组合即为，横向焊接残余应力以上两种应力的组合即为，横向焊接残余应力。(a)焊缝纵向收缩焊缝

33、纵向收缩 时的变形趋势时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩焊缝纵向收缩 时的横向应力时的横向应力xy+-+施施焊焊方方向向(c)焊缝横向收缩焊缝横向收缩 时的横向应力时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向焊缝横向残余应力残余应力yx不同施焊方向下不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力焊缝横向收缩时产生的横向残余应力:-+施施焊焊方方向向(e)-+-施施焊焊方方向向( f )xyyx（3 3）沿厚度方向的焊接残余应力）沿厚度方向的焊接残余应力 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊，焊在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊，焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的接时沿厚度方向

34、已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生膨胀，产生塑性压缩变形塑性压缩变形。焊缝冷却时，后焊焊缝的。焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因生压应力，因应力自相平衡应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应，更远处焊缝则产生拉应力。因此，除了横向和纵向焊接残余应力力。因此，除了横向和纵向焊接残余应力x x, ,y y 外，外，还存在沿厚度方向的焊接残余应力还存在沿厚度方向的焊接残余应力z z，这三种应力形，这三种应力形成同号成同号( (受拉受拉) )三向应力，大大三向应力，大大降低连接的塑性降低连接的塑性。-+-321x xy yz z二、焊接残余应力对结构性能的影响二、焊接残余应力对结构性能的影响1 1、对结构静力强度的影响、对结构静力强度的影响f f+-b bf fy y+-b bf fy yNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：因焊接残余应力自相平衡，故： yytyftBftbBNN 当板件全截面达到当板件全截面达到fy，即，即N=Ny时：时：结论：结论：焊接残余应焊接残余应力力对结构的对结构的静力强度没静力强度没有影响。有影响。+-f fy yf fb bB Bt tftbBNftbN