焊接应力的分布及影响

1、焊接残余应力的类型焊接残余应力的类型1焊接残余应力的分布焊接残余应力的分布2焊接残余应力对结构的影响焊接残余应力对结构的影响3学习目标学习目标n了解焊接残余变形的类型 n掌握构件中纵向及横向残余应力的分布特点 n了解几种特殊情况下焊接应力的分布n熟悉残余应力对结构的影响 本单元学习的重点难点本单元学习的重点难点【重点重点】n焊接残余应力的基本类型 n焊接残余应力的分布特点 n残余应力对结构的影响 【难点难点】n板对接纵向及横向残余应力的分布特点 n焊接残余应力的影响 一、焊接残余应力的分类：一、焊接残余应力的分类：的三个方向作用三向应力：应力沿构件的两个方向作用双向应力：应力沿构件的一个方向作

2、用单向应力：应力沿构件. 3. 2. 11.2.3.宏观应力：在整个焊接范围平衡的应力微观应力：在晶粒范围内相互平衡的应力超微观应力：在晶格范围平衡的应力n 按应力的分布按应力的分布范围范围n 根据结构中的根据结构中的空间位置空间位置一、焊接残余应力的分类：一、焊接残余应力的分类：受阻属组织转变时体积变化组织应力：由于接头金力变形受到拘束引起的应拘束应力：由于焊件热均匀加热引起的应力温度应力：由于焊件不. 3. 2. 1应力残余应力：焊后留下的现的应力瞬时应力：焊接过程出. 2. 1 根据应力与焊根据应力与焊 缝的相对位置缝的相对位置 根据应力产生根据应力产生 作用的时间作用的时间 根据应力根

3、据应力 形成原因形成原因 向与焊缝垂直横向应力：应力作用方向与焊缝平行纵向应力：应力作用方. 2. 1二、焊接残余应力的分布二、焊接残余应力的分布 1. 1. 纵向残余应力纵向残余应力 的分布的分布x对接接头对接接头 在焊缝横截面上的分布在焊缝横截面上的分布二、焊接残余应力的分布二、焊接残余应力的分布2. 2. 横向残余应力横向残余应力 分布分布y（2 2） 横向收缩年引起的横向收缩年引起的机工向应力机工向应力 y（1 1）焊接及其附近塑性变）焊接及其附近塑性变形区的纵向收缩引起的横向形区的纵向收缩引起的横向应力应力y不同焊接方向时横向应力分布不同焊接方向时横向应力分布由纵向焊接应力引起的横向

4、应力分布由纵向焊接应力引起的横向应力分布二、焊接残余应力的分布二、焊接残余应力的分布n 3. 3. 厚板焊接接头中的残余应力分布厚板焊接接头中的残余应力分布n 厚板（大于厚板（大于20mm20mm）焊接接头中存在三向的残余应力。）焊接接头中存在三向的残余应力。厚板焊接接头中的残余应力分布厚板焊接接头中的残余应力分布二、焊接残余应力的分布二、焊接残余应力的分布n 4.4.在拘束状态下焊接的残余应力在拘束状态下焊接的残余应力n 由于焊接时的焊缝收缩会受到拘束力的制约，产生由于焊接时的焊缝收缩会受到拘束力的制约，产生相应的内应力，将和自由状态下焊接相似的横向（纵向）应相应的内应力，将和自由状态下焊接

5、相似的横向（纵向）应力叠加力叠加。在拘束状态下焊接的残余应力在拘束状态下焊接的残余应力二、焊接残余应力的分布二、焊接残余应力的分布5.5.在封闭焊缝中残余应力的分布：在封闭焊缝中残余应力的分布：三、焊接残余应力对焊接接头的影响三、焊接残余应力对焊接接头的影响n 1.1.对静载强度的影响对静载强度的影响n 只要材料有足够的延性，能够进行塑性变只要材料有足够的延性，能够进行塑性变形，内应力的存在不影响构件的承载能力，对形，内应力的存在不影响构件的承载能力，对强度无影响。强度无影响。n 如果材料处于脆性状态时，应力达到强度如果材料处于脆性状态时，应力达到强度极限时，构件将发生局部破坏，最后导致构件极

6、限时，构件将发生局部破坏，最后导致构件断裂。断裂。 三、焊接残余应力对焊接接头的影响三、焊接残余应力对焊接接头的影响n 2.2.残余应力对疲劳强度的影响残余应力对疲劳强度的影响n 在疲劳节段专门进行讲解。在疲劳节段专门进行讲解。n 3.3.残余应力对机械加工精度的影响残余应力对机械加工精度的影响n 机械加工后，原内应力的平衡打破，工机械加工后，原内应力的平衡打破，工件将产生变形。件将产生变形。 机械加工引起内应力释放和变形机械加工引起内应力释放和变形三、焊接残余应力对焊接接头的影响三、焊接残余应力对焊接接头的影响n 4.4.残余应力对受压杆件的影响残余应力对受压杆件的影响n 波浪变形是构件由于

7、内应力产生构件局部失稳造成。波浪变形是构件由于内应力产生构件局部失稳造成。n 当杆件的长细比当杆件的长细比（大于（大于150),150),失稳临界应力本失稳临界应力本来就低来就低, ,或内应力较低时或内应力较低时, ,外载应力与残余应力之和在外载应力与残余应力之和在失稳之前未达到屈服极限失稳之前未达到屈服极限, ,残余应力对稳定性不会产生残余应力对稳定性不会产生影响。影响。 当杆件的当杆件的较小较小( (小于小于30),30),相对偏心又不大（小于相对偏心又不大（小于0.10.1），其失稳临界应力主要取决于杆件的全面屈服，内），其失稳临界应力主要取决于杆件的全面屈服，内应力也不致产生影响。应力

8、也不致产生影响。 对翼缘宽厚比较大的对翼缘宽厚比较大的H H型截面，压缩残余应力将降型截面，压缩残余应力将降低翼缘的局部稳定性。低翼缘的局部稳定性。 局部失稳可能造成杆件整体失稳。局部失稳可能造成杆件整体失稳。三、焊接残余应力对焊接接头的影响三、焊接残余应力对焊接接头的影响n 5.5.残余应力残余应力1 1对刚度的影响对刚度的影响n 构件中存在与外力方向一致的残余应力构件中存在与外力方向一致的残余应力1 1 ，而，而1 1数值又达到屈服极限，则在外力数值又达到屈服极限，则在外力作用下，刚度将降低，而且卸载后构件的原尺作用下，刚度将降低，而且卸载后构件的原尺寸也不能复员。寸也不能复员。n 6.6.残余应力对应力腐蚀（开裂）的影响残余应力对应力腐蚀（开裂）的影响n 焊接接头区域往往比其他部位的腐蚀速度焊