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焊接应力产生的原因一、焊接（残余）应力和焊接（残余）变形的成因钢结构的焊接过程是在焊件局部区域加热融化后又冷却凝固的热过程。由于焊接时热量分布不均匀，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部残存应力并引起变形，此即为焊接残余应力和焊接残余变形。

4.5焊接（残余）应力和焊接（残余）变形二、焊接应力的种类1.焊接残余应力的分类

▲纵向焊接应力：长度方向的应力▲横向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力；▲厚度方向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。

2.焊接残余应力的成因a)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1600oC，而邻近区域温度骤降。（1）纵向焊接残余应力b)高温钢材膨胀大，但受到两侧温度低、膨胀小的钢材限制，产生热态塑性压缩，焊缝冷却时被塑性压缩的焊缝区趋向收缩，但受到两侧钢材的限制而产生拉应力。对于低碳钢和低合金钢，该拉应力可以使钢材达到屈服强度。c)焊接残余应力是无荷载的内应力，故在焊件内自相平衡，这必然在焊缝稍远区产生压应力。+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm（2）横向焊接残余应力产生的原因:a)

焊缝的纵向收缩，使焊件有反向弯曲变形的趋势，导致两焊件在焊缝处中部受拉，两端受压；b)焊接时已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的横向膨胀，产生横向塑性压缩变形。焊接冷却时，后焊焊缝的收缩受先焊焊缝的限制而产生拉应力，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应力；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应力(a)焊缝纵向收缩时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩时的横向应力xy+-+施焊方向(c)焊缝横向收缩时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向残余应力yx-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力（3）沿厚度方向的焊接残余应力a)在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。-+-321σxσyσzb)焊接时沿厚度方向已凝固的先焊焊缝，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。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，而先焊焊缝产生压应力，因应力自相平衡，更远处焊缝则产生拉应力。c)因此，除了横向和纵向焊接残余应力

x

，

y外，还存在

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