武汉理工大学2011级《焊接结构复习》

焊接结构课复习题()第一章序论1.什么是焊接结构?它有何优缺点?第二章焊接应力与变形2.内应力的分类？热应力和组织应力概念。热应力：也叫温度应力，是由于构件受热不均匀而引起的应力。按内应力产生的时间来分：有瞬时应力和残余应力板均匀加热板均匀加热的模型理解焊接应力与变形产生的原因？T任何阻碍而自由地进行，这种变形称之为自由变形。如果增加一个S恢复到T之后，塑性内部应变将保留下来，这样原杆件将缩短εp。0三等分板条的力学模型:如果中间部分的温度上升小，出现的不可见变形处于弹性范围内，当温度恢复到原始状态，则刚才出现的应力和变形都会消失,不会有残余应力和上升大，温度恢复后，中间部分受拉应力而两侧部分则4.研究焊接应力与变形的基本假设。3.平截面假设:构件的某截面在加热前是平面，那么加热变形后仍然保持平面。5.焊缝的纵向收缩和横向收缩是以焊缝为参照系的,而与焊件的纵横无关。形、波浪变形、焊接错边、扭曲变形) 答：①纵向收缩变形：不均匀加热→压缩塑性变形→相当于力P→缩短→力P偏离构件中心→弯曲影响纵向变形的因素(6点)：多层焊的焊接纵向变形比单层焊小,间断焊的纵向收缩变形比连续焊小(与线能量有关);构件中心与焊缝中心距离大的，弯曲变形也大，因为距离大，促使焊件变形的力的力矩也越大。②横向收缩变形:1.堆焊原因：加热不同时→前后各点温度不同→膨胀受阻→压横向变形沿焊缝长度上的分布是不均匀的，沿着焊接方向从小到大逐渐增长，到一定长度后趋于稳定，因为先焊的焊缝的横向收缩对后焊的焊缝产生一个挤压作用，使后者产生一个更大的横向压缩变形。达到峰值后又下降。角变形随板厚δ的变化也如此。对接接头影响角变形的主要因素是坡口角度、焊接层数以及焊缝截面形状。于减少角变。应力)薄板的抗失稳临界压应力σcr的方法：增加板厚，增加骨架，减小当寻找⑤焊接错边：分为厚度上的错边和纵向错边⑥螺旋形变形(扭曲变形)原因：角变形沿焊缝长度方向分布不均匀以及工件的纵向变形的设计措施，工艺措施各有那些？答：设计措施：(1)合理地选择焊缝尺寸和形式：在保证结构的承载能力的条件下，设计时应尽量采用小的焊缝尺寸(2)尽可能减少不必要的焊缝(3)合理地安排焊 工艺措施：(1)严格对加工装配工序的要求(2)预留收缩余量(3)反变形法，事先估计好结构变形的大小和方向然后在装配时给一个相反方向的变形与焊接变形相抵消。(4)刚性固定法用来防止角规范，选用能量密度高的焊接方法可以有效的防止焊接变束焊和激光焊能量密度最大焊缝很窄变形极小。例：如图：对于这样一个不对称的工字型结构,如果用相同的焊接规范(6)合理地选择装配焊接顺序8.8.能分析不同的装配焊接顺序对焊接变形的影响。：f1+f2－f3？答：机械矫正法是利用外力使构件产生与焊接变形相反的变形，使两者抵消(使那些缩短的部分拉长)火焰矫正法是利用火焰局部加热时产生的压缩塑性变形使较长部位的金属缩短来达到矫正变形的目的。11.横向焊接残余应力的分布特点及与施焊方式的关系。要掌握一点，就是焊接收尾的地方бy″一定是拉应力。答：对机械加工精度会产生很大的影响：因为机械切削加工把一部分材料从工件上切去的同时，把原先在那里的焊接残余应力也一起去掉了，从而破坏了工件中原来的内应力的平衡，工件将出现变形使内应力达到新的平衡。要减小变形，提高加工精度，可以减小每次的加工量，分几次加工，每次加工量递减，这样可以提高加工精度，但只能先消除焊接残余应力然后再进行机械加工。对受压杆件稳定性的影响：降低了杆件的抗失稳能力，且影响压杆稳定的主要是残余因为要使构件全面屈服,不管有无残余应力需要的外载荷都是一样的。对脆性材料，焊接残余应力降低其静载强度。14.在焊后的加卸载过程中，焊接残余应力及应变的变化。过一个加卸载循环,结构内的焊接残余应力将减小到原来的(1－β)倍,如果在该循环结构的尺寸将发生变化，出现了二次变形.16.如何调节焊接残余应力？消除焊接残余应力的方法有那些？(教材P61)答：调节内应力的措施：1.采取合理的焊接顺序和方向(1)尽量使焊缝能自由收缩，短力。答：在结构的某些部位加热，使它产生的热膨胀带动焊接部位，产生一个与焊缝收缩方向相反的变形，在冷却时加热区的收缩和焊缝的收缩方向相同，使焊缝能自由的收第三章焊接接头1.焊接接头的定义。缝金属，熔合线，热影响区，部分母材。2.各种接头的型式及特点。那种接头的受力是最好的？那种接头的装配要求最简单 搭接接头：受力差，装配要求简单。在搭接接头中根据搭接角焊缝受力的方向可以将搭接角焊缝分为正面角焊缝、侧面角焊缝和斜向角焊缝。丁字(十字)接头：在焊缝跟部和趾部有较大的应力集中，θ角减小应力集中系数减小。原因有那些？对接头静载强度有无影响？为什么？产生原因：①焊缝中存在工艺缺陷如气孔，夹渣，裂纹，未焊透②焊缝外形不合理③焊缝接头设计不合理4.对接、搭接、丁字(十字)接头降低应力集中的措施是什么？答：对接接头：焊缝轮廓：焊趾和焊跟向母材过渡越平滑应力集中越小；其次是焊缝布，常增但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。5.铆焊联合接头和铆焊联合结构有什么不同？它们各自在结构中的作用是什么？(1)铆接结构有较高的止裂性。(2)铆接接头比焊接接头的刚度小，有较大的退让性(3)铆接接头的应力集中系数比某些焊接接头的应力集中系数低，对疲劳强度有利。(4)铆接接头在结构中形成的内应力比焊接结构的内应力低。术的优点，而是缺点，是一种不合理的接头形式。6.何谓应变时效？何谓动应变时效(热应变脆化)？它们的差别是什么？效(热应变脆化)。低组配接头：焊缝金属强度低于母材强度也叫软层接头软层接头强度的原理是什么？9.焊接接头设计的强度原则：接头和母材等强。11.焊接接头强度计算的假设。(8条)(在裂纹尖端缺口根部会产生三轴应力状态)(在裂纹尖端缺口根部会产生三轴应力状态)强度没有差别；焊脚尺寸的大小对于角焊缝的强度没有影响；角焊缝是在切应力的作用下破坏的，按切应力计算强度；角焊缝的破断面(计算断面)在角焊缝截面的最小2第四章焊接结构的脆性断裂降低脆断倾向增加；脆性断口平齐而光亮且与正应力垂直。3.正断抗力SOT，剪断抗力Tk，剪切屈服限TT，力学状态图，应力状态软性系数剪切屈服限TT：试件中的最大切应力达到tT时，材料屈服，出现塑性变形。力力学状态图：若直线先与剪切屈服限t相交，则表示该种加载T方式将使试件内的最大剪应力τmax首先达到剪切屈服限t，产TxSot，故产生脆断T=1()max2134.应力状态、温度、加载速度对脆性断裂影响的分析。T加载速度：加载速度↑→t↑Sot不变→脆性↑T5.用力学状态图分析为什么结构中不允许存在三向交叉焊缝？6.为什么在单向应力场中的裂纹尖端缺口根部会产生三轴应力状态呢？引起其他两个方向7.NDT(无延性转变温度)，FTE(弹性断裂转变温度)，FTP(延性断裂转变温度)的意义及相互的关系，测定方法。FTE(弹性断裂转变温度)：低于它裂纹能够向低应力区扩展，高于它裂纹只能在应 扩展。FTP(延性断裂转变温度)：在此温度之上，断裂完全是塑性撕裂的。FTE=NDT+33℃(60F)FTP=FTE+33℃(60F)=NDT+66℃(120F)T答：①刚性大、整体性强、对应力集中敏感②接头的应变时效③金相组织对脆性的影响(不出现冷裂纹的前提下减小线能量0④焊接缺陷的影响⑤角变形和错边的影响⑥残余应力的影响(当温度在材料的转变温度以上时，残余应力对脆断没有影响；当温度在材料的转变温度以下时，拉伸残余应力对脆断强度有不利影响)10.防止断裂引发原则(抗裂原则):要求结构的一些薄弱环节具有一定的抗开裂性能。止裂原则:一旦裂纹产生，材料应具有将其止住的能力。开裂临界温度Ti：在此临界温度之上，不可能引发脆性裂纹。止裂临界温度Ta：在这个临界温度之上脆性裂纹可以被止住或者不能扩展。在实际焊接结构的设计中：焊接接头用抗裂原则，母材用止裂原则。1.尽量减少结构和焊接接头部位的应力集中(1)构件截面改变的地方，设计成平缓过渡，不要形成尖角。(2)尽量采用应力集中系数小的对接接头。(3)不同厚度的对接接头应采用圆滑过渡。(4)将焊缝设计布置在便于焊接和检验的地方.(5)避免焊评定结构安全性第五章焊接接头和结构的疲劳强度1.何谓金属的疲劳？疲劳和脆断的异同。现象叫金属的疲劳。低应力作用下破坏变形很小影响断裂的因素大部分相同载次数裂纹扩展速率慢小辉纹快大2.疲劳的类型。答：应力疲劳，(应力低，频率高，裂纹扩展速率小)。应变疲劳，(应力高，频率低，裂纹扩展速率大)3.何谓变动载荷？典型变动载荷及其特性。规rrma0r 疲劳强度和疲劳极限的概念。疲5.疲劳曲线及各种疲劳图，能通过疲劳图求疲劳强度。tga=max=2max=2该直线与上部曲线的交点的纵坐标就是+1+r (3)用a与m表示的疲劳图(已知r如何求r)一1一rtga=a=maxmix=max=m