焊接结构复习习题

1、第一章焊接接头静载力学行为1、内应力根据其分布的尺度范围可分为、和.2、焊接热过程特点主要表现在三个方面：、和高的.3、纵向剩余应力ox分布的一般规律是：焊缝及附近的区域为,远离焊缝拉应力迅速下降,随后出现.4、焊接剩余收缩变形主要表现在两个方面和.5、焊接接头的根本形式有：、和.6、造成焊接结构脆断的原因是多方面的：主要是,和制造工艺及等.7、为了预防结构发生脆性破坏相应地有两种设计原那么：一为原那么,二为原那么.8、在进行多层焊时,如果在先焊的焊道中产生了,那么在后续的焊道焊接过程中,有可能在这些缺陷处产生,使焊接结构的.9、对于大型焊接结构,在满足结构的使用条件下,应当尽量减小,以降低和

2、的影响.10、或等,都会使构件中出现应力集中,降低了构件的疲劳强度.11、大局部疲劳破坏的断口都有一些共同的特征.一般都有二个区域,分别为和.1、和是形成各种焊接裂纹的重要因素,又是造成焊接接头热应变脆化的根源,并且影响结构的.2、合理的接头构造不但使结构在服役时,不产生高的,而且在工艺上,便于焊接;不仅保证结构,同时在经济上也省时省料.3、内应力根据其分布的尺度范围可分为、和.4、横向剩余应力的形成机理较纵向剩余应力复杂,它由两个组成局部组成；一个是由焊缝及附近塑性区的,用cry'表示；另一个是由焊缝及附近塑性区的不同时引起,用cry表示.5、焊接接头的根本形式有：、和.6、根据断裂

3、前塑性变形大小,将断裂分为和两种.7、通过断裂力学的研究,我们知道加大板厚将使其,断裂将从塑性向,并由向平面应变状态转变.8、为了预防结构发生脆性破坏相应地有两种设计原那么：一为,二为.9、结构发生脆断时,材料中的比材料的和都小很多,是一种的破坏.10、对一定的钢种和一定的焊接方法而言,热影响区的金相组织主要取决于,即取决于焊接热输入.因此,合理的选择对预防结构极为重要.三.作图分析1 .而出厚度为16n平板时按焊§5如方向焊接剩余应力的分布.雷泉.淞"P47图片W,2-1062 .S出用灯横十字播大在T作载荷作用下的应力的分布恬况.5分答案,核打P93图3»&#

4、187;03,作出受拘束低1铜杆件.机热冷却时疔中的应力与变形状态.10分笞素,一材P13图尔134.按图所标焊接方向.画出厚度1&干械对接焊型附说横向焊接剩余应力.二的分布.爸,教廿P为图2TC4ba目出搭接接头角岸猫在工作我荷作用下的应力的分布瞽况,音呈贡村P%图3-366 .西出在工作载信作用下侧而由灯筑枪拉拈失沿灯稣切应力分布规ft.4分密教材P90恬3T2a>7 .价出低喙饵长板架中央灯拉.仕然每附近500盥星盒处中位长度热向时文形应力荻金.密墩/P50图2-1048i图示平板片推b、为焊接时的热塑变区,L为接头冷却相交区.绘出平板灯接焊后该平板结构上,沿焊凝方向中部欷

5、面JL的内应力分布就恋7分着案如因比绘出I个单航长度等拘束低碳洞杆件,加热冷却村轩市的公力与娈鬃起程.£12分落姐右至10图示平板对接.也为焊接时的超单变区,K为接头冷却时低总相变区焊箕不发生低追相变工绘出平板对接环后谈平板结构上,沿饵继方向中部截面上内应力分布状态.日分首案率忖F55H3-lL&ga&IL用图描绘出F图丁字结构自由求态辉接,焊后出现的变形状态.【8分答,整体上挠.千枷角变招,四.分析以下问题1.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做题要点：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.1 .根

6、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,焊接剩余应力峰值大小和截面上的分布规律和第一题类似但是都考得这道题,出现概率极大做题要点：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,中央峰值到达材料的屈服极限,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2 .由断口特征怎样鉴别延性断裂；脆性断裂和疲劳断裂?做题要点：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.3 .试分析焊接剩余应力对接头静载强度的影响做题要点：1纵向剩余应力在截面上的分布；2分2对塑性材料接头的影响；5

7、分3对脆性材料接头的影响；3分4 .分析说明焊接剩余应力对结构静载强度的影响.5 题要点：1纵向剩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5.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做题要点：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6 .试分析焊接接头应力集中对接头静载强度的影响做题要点：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；7 .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根本原因.做题要点：1焊接不均匀温度场的作用；2热塑-冷缩的原理；3拘束使

8、变形减小内应力增加.8 .焊接接头有几种,比拟分析各种接头工作应力分布特点和性能.做题要点：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.9 .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做题要点：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10 .根据图示框结构分析说明中央焊接柱及两侧柱上的焊后内应力状态,并绘出内应力分布示意图.做题要点：1焊接中央柱无结构拘束下的自由状态热塑-冷缩焊后内应力分析；2分2在两侧柱拘束下焊接中央柱热塑-冷缩后内应力分析；2分3结构拘束下焊接中央柱焊后合成内应力分析；3分4内应力分布示意

9、图.5分第二章焊接变形和应力3.长板条中央加热、边缘加热时,剩余应力、温度应力的分布情况答：中央加热时：板条中央局部的应变为负值,为压应变,这一区域为压应力,板条两侧的应变为正值,为拉应变,即产生拉应力.假设T>250时,中央部位会产生塑性变形,停止加热使板条恢复到初始温度,并允许自由收缩时,最终板条会缩短,缩短量为剩余变形量,从而形成中央受拉,两边受压的剩余应力分布.1.焊接结构的优缺点有哪些答：优点：接接头强度高；焊接结构设计灵活性大；焊接接头密封性好；焊前准备工作简单； 易于结构的变更和改型； 焊接结构的成品率高.缺点： 在较大的焊接应力和变形；对应力集中敏感；焊接接头的性能不均匀

10、.2 .长板条中央加热,边缘加热时温度应力,剩余应力的分布情况答：长板条中央加热：由于中央温度高两端温度低,所以中央产生膨胀受到两端的阻碍而承受压应力,两端受拉应力.当加热温度较高时,将使中央部位产生较大的压缩塑性变形.此时停止加热使板条恢复到初始温度,并允许板条自由收缩,那么最终板条长度缩短并且受到两侧的拉力,因此在板条中央形成参与拉应力,而两侧形成剩余压应力.长板条边缘加热：当温度250C时,板条任何区域均不发生塑性变形,那么温度恢复后,板条中既不存在剩余应力,也不存在参与变形.当温度较高250C使靠近高温一侧局部范围内产生塑性变形.当加热温度很高时,造成板边B-X2一段时间内的6s=0,

11、即变形抗力为零.3 .焊接剩余应力对焊接结构的静载强度,机加工精度,刚度的影响答：静载强度：如果材料具有足够的苏醒,能进行塑性变形,那么内应力的存在并不影响构件的静载强度；如果材料处于脆性状态脆性材料或者处于脆性状态下的塑形材料,由于材料不能发生塑性变形使构件上的应力均匀化,内应力的存在将降低其静载强度.刚度：构件第一次加载将降低构件的内应力,即使其刚度降低.焊接构件经过一次加载和卸载后,如果再次加载,只要载荷大小不超过前次的载荷,内应力就不再起作用,构件刚度就不受影响,如果载荷大小超过前次载荷,那么刚度会受影响.机加工精度：机加工把一局部材料从构件中去除,使截面积相应改变,并释放一局部剩余应

12、力,从而破坏原来构件中内应力的平衡.内应力的重新分布引起构件变形,并影响加工精度.4 .焊接剩余变形的分类和产生的原因答：1纵向收缩变形：由沿焊缝长度方向的压缩塑性变形产生；2横向收缩变形：由沿板宽方向的压缩塑性变形产生；3挠曲变形：长生原因是焊缝位置不对称,有纵向或横向收缩变形；4角变形：由于横向收缩沿板厚的不均匀产生；5波浪变形：由于压应力作用下失稳产生；6错边变形：由于两边木材的线膨胀系数不同,热输入不对称产生；7螺旋形变形：产生原因是角变形沿长度上的分布不均匀和工件的纵向错边.5 .预防焊接剩余变形的举措答：一设计举措1合理选择焊缝尺寸和形状.在保证结构承载水平的前提下,应遵循的原那么

13、是：尽可能使焊缝的长度最短；尽可能使板厚小；尽可能使焊脚尺寸小；断续焊缝和连续焊缝相比,优先采用断续焊缝；角焊缝与对接焊缝相比,优先采用角焊缝以及复杂结构最好采用分步组合焊缝；2尽量减少不必要的焊缝,预防焊缝的密集及交叉.；3合理安排焊缝位置,尽量对称与中性轴以预防挠曲变形.二工艺举措：焊前预热,焊后消除应力热处理.6 .焊后消除剩余应力的方法答：1整体高温回火；2局部高温回火；3机械拉伸法；4温差拉伸法；5震动法.7 .焊后纠正焊接剩余变形的举措答：1机械矫形法：压力机校正、锤击法、逐点挤压法、碾压法、机械拉伸消除内应力法、震动时效法等.2火焰矫形：整体高温回火、局部高温回火、火焰局部加热、

14、温差拉伸法等.8 .焊接过程中调节内应力的举措答：采用合理的焊接顺序及方向.先焊受力较大的部位,使之最终受压应力作用.适当采用反变形法.随焊锤击或碾压焊缝.在结构适当部位加热使之伸长.9 .低碳钢屈服强度与温度之间的关系答：当加热温度大于600c时,低碳钢的屈服强度为零,即没有屈服；加热温度在500-600C之间,随温度的增加屈服强度下降；当加热温度小于500c时,屈服强度到达最大且保持不变.10 .什么是高组配、低组配及选材原那么答：焊缝金属强度比母材高强度高的接头匹配叫做高组配.焊缝金属强度比母材高强度低的接头匹配叫做低组配.选材原那么：“等强匹配,按高组配原那么选材是保证焊缝与母材等强度

15、,按低组配原那么选材是保证焊接接头与母材等强度,一般用于强度用钢.“等成分匹配,保证焊接接头的成分与母材相等,一般用于有色金属,不锈钢、耐热钢、低温钢等.11 .在焊接接头中产生应力集中的原因答：1焊缝中存在工艺缺陷如气孔、夹渣、裂纹、未焊透和咬边等都会引起应力集中；2焊缝外形不合理如对接焊缝余高过大,角焊缝为凸出形等,在焊趾处会形成较大的应力集中.3焊接接头设计不合理如接头截面的突变,加盖板的对接街接头等,都会造成应力集中.焊缝布置不合理也会引起应力集中.12 .点焊接头的设计原那么答：1尽量预防应力集中；2点焊接头的焊点排数不宜过多；3适当的焊点间距.13 .狮焊联合的特点答：1狮焊联合结

16、构可以充分发挥焊接接头和狮焊接头各自的优点,是一种比拟合理的结构；2狮焊联合接头是指在同一个接头上既有挪钉又有焊缝的形式,由于两者刚度不同,当挪焊接头承受载荷时,娜钉只承受很少一局部载荷,而大局部由焊缝承当.所以这是一种不合理的接头形式.14 .塑性断口、脆性断口的概念及宏观、微观特征答：1塑形断裂是指在断裂前有较大的塑性变形的断裂.它的断口宏观特征一般呈纤维状,色泽灰暗,边缘有剪切唇,断口附近有宏观的塑性变形.它的微观特征形态是韧窝.2脆性断裂是指在断裂前没有或只有少量塑性变形,断裂忽然发生并快速开展的断裂.它又常分为解理断裂和晶界脆性断裂.解理断裂的宏观断开平整,一般与主应力垂直,没有可以

17、觉察到的塑性变形,断口宏观特征：有金属光泽,可以观察到闪闪发光的颗粒,常呈放射状撕裂棱形或人字把戏.微观特征形态常出现河流把戏、舌状把戏、扇形把戏等.晶界脆性断裂的断口宏观形态特征呈颗粒状或粗瓷状、色泽较灰暗外表平齐,边缘有剪切唇.微观形态是明显的多面体,如岩石把戏或冰糖块状把戏.15 .材料断裂的评定方法答：1转变温度法：评价的是材料的冲击韧性；2断裂力学法：评价的是材料的断裂韧性.16 .焊接结构的两种设计原那么答：一是预防断裂引发原那么,二是止裂原那么.前者要求结构的一些薄弱环节有一定的抗开裂性能,后者要求一旦裂纹产生,材料应具有将其止住的水平.一般要求母材焊接接头处具有一定的抗开裂性能

18、,母材具有子裂水平.17 .影响金属脆性断裂的因素答：1外因：应力状态的影响,在三轴拉应力下必然发生脆断；温度的影响,在冷脆转变温度以下材料会发生脆断；加载速度的影响,加载速度越快越易发生脆断.2内因：材料在工作条件下的韧性储藏缺乏,材料存在缺陷,厚度过大都会产生脆断,材料的化学成分、晶粒度、热影响区的组织也会影响金属的脆断.18 .预防焊接结构发生脆断的举措答：一正确选用材料：1在结构工作条件下,焊缝,热影响区,熔合线的最脆部位应有足够的抗开裂性能；2随着钢材强度的提升,断裂韧度和工艺性一般都有所下降,因此,不宜采用比实际需要强度高的材料,特别不应该单纯追求强度指标,而无视其他性能.二采用合

19、理的焊接结构设计：1尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中；2尽量减小结构刚度,降低用力集中和附加应力的影响；3不宜用过厚的截面；4重视附件或不受力焊缝的设计；5减小和消除焊接剩余拉伸应力的不利影响.三用断裂力学方法评定结构平安性.19 .疲劳断裂和脆性断裂的异同答：相同点：疲劳断裂和脆性断裂时的变形都很小.不同点：1载荷加载次数不同,疲劳脆断需要屡次加载,而脆性断裂一般不需屡次加载；2发生时间长短不同：脆断是瞬时的,而疲劳裂纹的扩展是缓慢的,有时需要长达数年时间.3脆性断裂时温度的影响极其重要,随着温度的降低,脆断的危险迅速上升,但疲断裂度却不这样；4疲劳断裂和脆性断裂有不同的断口特征.20

20、.疲劳断口的宏观微观形貌答：疲劳断口的宏观形貌是有从断裂开始点向四周射出类似贝壳纹的疲劳裂纹,对于塑形材料,断口呈纤维状,灰暗色,对于脆性材料那么是结晶状；微观断口每一次应力循环都有疲劳辉纹产生.21 .影响焊接结构疲劳强度的主要因素答：1应力集中的影响；2近缝区金属性能变化的影响；3剩余应力的影响；4缺陷的影响.22 .提升焊接接头疲劳强度的举措答：一降低应力集中：1采用合理的结构形式,减少应力集中,以提升疲劳强度；2尽量采用应力集中系数小的焊接接头形式；3当采用角焊缝时须采取综合举措来提升接头的疲劳强度；4通过开缓和槽使力线绕开焊缝的应力集中处来提升接头的疲劳强度；5用外表机械加工的方法,

21、消除焊缝及其附近的各种刻槽,降低构件中的应力集中程度,提升接头疲劳强度；6采用电弧TIG或等离子束整形的方法代替机械加工使焊缝与根本金属之间平滑过渡；二调整剩余应力场：1整体退火处理；2局部加热或挤压处理；3预先超载法；三改善材料的外表性能,如喷丸处理,挤压或捶打焊缝及过渡区；四特殊保护举措,如在焊缝缺口外表涂敷.23.厚壁和薄壁容器易出现的缺陷和预防举措答：厚壁容器：脆性断裂；举措：一正确选用材料： 在结构工作条件下,焊缝,热影响区,熔合线的最脆部位应有足够的抗开裂性能； 随着钢材强度的提升,断裂韧度和工艺性一般都有所下降,因此,不宜采用比实际需要强度高的材料,特别不应该单纯追求强度指标,而

22、无视其他性能.二采用合理的焊接结构设计： 尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中； 尽量减小结构刚度,降低用力集中和附加应力的影响； 不宜用过厚的截面； 重视附件或不受力焊缝的设计； 减小和消除焊接剩余拉伸应力的不利影响.三用断裂力学方法评定结构平安性.薄壁容器：波浪变形；举措：减小焊接线能量；采用刚性固定法； -焊接热循环一一在焊接过程中,工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变化,温度随时间由低而高,到达最大值后,又由高而低的变化称为焊接热循环.4、七类焊接参与变形的分类及产生的原因 、纵向收缩变形：由沿焊缝长度方向的压缩塑性变形产生；2横向收缩变形：由沿板宽方向的压缩塑性变形产生；

23、3挠曲变形：长生原因是焊缝位置不对称,有纵向或横向收缩变形；4角变形：由于横向收缩沿板厚的不均匀产生；5波浪变形：由于压应力作用下失稳产生；6错边变形：由于两边木材的线膨胀系数不同,热输入不对称产生；7螺旋形变形：产生原因是角变形沿长度上的分布不均匀和工件的纵向错边.5、预防焊接剩余变形的举措 一设计举措：1合理选择焊缝尺寸和形状.在保证结构承载水平的前提下,应遵循的原那么是：尽可能使焊缝的长度最短；尽可能使板厚小；尽可能使焊脚尺寸小；断续焊缝和连续焊缝相比,优先采用断续焊缝；角焊缝与对接焊缝相比,优先采用角焊缝以及复杂结构最好采用分步组合焊缝；2尽量减少不必要的焊缝,预防焊缝的密集及交叉.；3合理安排焊缝位置,尽量对称与中性轴以预防挠曲变形.二工艺举措：1反变形法2刚性固定法3合理选择焊接方法和焊接参数4选择合理的装配焊接次序.6、焊后纠正焊接剩余变形的举措 1机械矫正法：压力机校正、锤击法、逐点挤压法、碾压法、机械拉伸消除内应力法、震动时效法等.2火焰加热矫正法：整体高温回火、局部高温回火、火焰局部加热、温差拉伸法等.7、调节内应力的举措 一采用合理的焊接顺序及方向.先焊受力大