《焊接结构生产 第2版 邓洪军 第一章 焊接应力与变形新》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接结构生产 第2版 邓洪军 第一章 焊接应力与变形新（136页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上温度分布焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上温度分布不均匀最终导致在结构内部产生焊接应力与变形。不均匀最终导致在结构内部产生焊接应力与变形。第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生第二节：焊接残余应力第二节：焊接残余应力第三节：焊接变形第三节：焊接变形第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生变形变形：物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸：物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种
2、变化称为物体的变形。发生变化，这种变化称为物体的变形。焊接变形焊接变形：焊件由于焊接而产生的变形叫焊接变形。：焊件由于焊接而产生的变形叫焊接变形。变形变形弹性变形和塑性变形弹性变形和塑性变形自由变形自由变形LLT T非自由变形非自由变形外观变形外观变形LLe e内部变形内部变形LL焊接应力与变形的基本知识焊接应力与变形的基本知识变形变形第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形的基本知识焊接应力与变形的基本知识变形变形LT =L-L0L= LT- Le1.11.1金属杆的变形金属杆的变形a)a)自由变形自由变形b)b)非自由
3、变形非自由变形变形率：单位长度的变形量。变形率：单位长度的变形量。自由变形率自由变形率金属的线膨胀系数金属的线膨胀系数内部变形率内部变形率外观变形率外观变形率第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生物体在受外力作用后，以及在物理、化学变化过程中，当温度、物体在受外力作用后，以及在物理、化学变化过程中，当温度、金相组织或化学成分等变化时，其内部都会产生金相组织或化学成分等变化时，其内部都会产生内力内力。作用在单位截面上的内力叫作用在单位截面上的内力叫应力应力应力应力工作应力工作应力内应力内应力外力作用在其外力作用在其单位截面单位截面出现的
4、内应力出现的内应力热热应应力力装装配配应应力力 相相变变应应力力 焊焊接接应应力力特点特点在物体的内部在物体的内部自成平衡体系自成平衡体系焊接应力与变形的基本知识焊接应力与变形的基本知识应力应力第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形的基本知识焊接应力与变形的基本知识焊接应力与焊接变形焊接应力与焊接变形焊接应力焊接应力：焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件：焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内应力。中的内应力。焊接变形焊接变形：由焊接而引起的焊件尺寸的改变。：由焊接而引起的焊件尺寸的改变。焊接加热及冷却过程中产生
5、的应力与变形，称为焊接加热及冷却过程中产生的应力与变形，称为焊接瞬焊接瞬时应力和焊接瞬时变形时应力和焊接瞬时变形。焊接过程结束后，残留在焊接结构中的应力与变形，称焊接过程结束后，残留在焊接结构中的应力与变形，称为为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。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形研究焊接应力与变形的基本假定研究焊接应力与变形的基本假定第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生批平截面假定：假定构件在焊接前所取的截面，焊后仍保持平面；平截面假定：假定构件在焊接前所取的截面，焊后仍保持平面；金属性能不变的假定：假定在焊接过程中材料的某些热物理性质金属性能
6、不变的假定：假定在焊接过程中材料的某些热物理性质 不随温度而变化。不随温度而变化。金属屈服点假定金属屈服点假定：（如图）：（如图）焊接温度场假定：假定焊接温度场不随时间而改变。焊接温度场假定：假定焊接温度场不随时间而改变。温度场温度场：将焊接过程中的某一瞬间，焊接接头中各点的温度：将焊接过程中的某一瞬间，焊接接头中各点的温度分布称为温度场。分布称为温度场。极限温度场极限温度场：达到极限热状态，温度场不再改变。：达到极限热状态，温度场不再改变。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生研究焊接应力与变形的基本假定研究焊接应力与变形的基本假定
7、500500以下：屈服点与常温以下：屈服点与常温相同，不随温度的变化而变相同，不随温度的变化而变化。化。500 -600 500 -600 ：屈服点呈：屈服点呈线形下降。线形下降。600 600 以上：屈服点为零，以上：屈服点为零，呈全塑形状态。呈全塑形状态。低碳钢的屈服强度与温度的关系低碳钢的屈服强度与温度的关系第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因 焊接应力和变形是由多种因素交互作用而导致的结焊接应力和变形是由多种因素交互作用而导致的结果，主要包括：果，主要包括：焊件的不均匀受热焊件
8、的不均匀受热焊缝金属的收缩焊缝金属的收缩金属组织的变化金属组织的变化焊件的刚性和拘束焊件的刚性和拘束第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因焊件的不均匀受热焊件的不均匀受热（1 1）不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形不受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形( (冷却后不会有任何残余应力和变形冷却后不会有任何残余应力和变形) )（2 2）受约束杆件在均匀加热时的应力与变形受约束杆件在均匀加热时的应力与变形（3 3）长板条中心加热引起的应力与变形长板条中心加热引起的应力与变形（4 4）长板条
9、一侧加热引起的应力与变形长板条一侧加热引起的应力与变形不均匀加热不均匀加热均匀加热均匀加热第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生加热温度加热温度TTsTTsTTs时：时：可能出现以下三种情况：可能出现以下三种情况：a a：杆件能够充分自由收缩，只出现残余变形，无残余应力。：杆件能够充分自由收缩，只出现残余变形，无残余应力。b b：杆件受绝对约束，无残余变形，存在较大残余应力。：杆件受绝对约束，无残余变形，存在较大残余应力。c c：杆件收缩不充分，既有残余应力又有残余变形。：杆件收缩不充分，既有残余应力又有残余变形。受约束杆件在均匀加热
10、时的应力与变形受约束杆件在均匀加热时的应力与变形第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生长板条中心加热引起的应力与变形长板条中心加热引起的应力与变形钢板条中心加热和冷却时的应力与变形钢板条中心加热和冷却时的应力与变形原始状态原始状态加热过程加热过程冷却过程冷却过程第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生长板条一侧加热引起的应力与变形长板条一侧加热引起的应力与变形钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形原始状态原始状态加加热热过过程程冷冷却却过过程程
11、第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生对构件进行不均匀加热，只要加热温度高于材料屈服对构件进行不均匀加热，只要加热温度高于材料屈服点的温度，构件就会产生压缩塑性变形，冷却后，构件点的温度，构件就会产生压缩塑性变形，冷却后，构件必然有残余应力和残余变形。必然有残余应力和残余变形。焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因焊接过程中的焊件变形方向与焊后焊件变形方向相反。焊接过程中的焊件变形方向与焊后焊件变形方向相反。焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，焊接加热时，焊缝及其附近区域将产生压缩塑性变形，冷却时，压缩塑性变形区
12、要收缩。冷却时，压缩塑性变形区要收缩。焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布都是焊接过程中及焊接结束后，焊件中的应力分布都是不均匀的。不均匀的。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因焊缝金属的收缩焊缝金属的收缩焊缝金属冷却由液态转为固态时，其体积要收缩焊缝金属冷却由液态转为固态时，其体积要收缩焊缝金属不能自由收缩焊缝金属不能自由收缩整个焊件的变形整个焊件的变形残余应力残余应力第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形焊缝的逐步形成焊缝的逐步形成焊缝金属不是同步结晶焊缝金属不是同步结晶先
13、结晶部分阻止后结晶部分收缩先结晶部分阻止后结晶部分收缩残余应力与变形残余应力与变形焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因焊缝金属的收缩焊缝金属的收缩第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因金属组织的变化金属组织的变化第第一一章章 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生钢件在加热及冷却过程中发生钢件在加热及冷却过程中发生相变可得到不同的组织，这些相变可得到不同的组织，这些组织的比体积不一样，由此也组织的比体积不一样，由此也会造成焊接应力与变形。会造成焊接应力与变形。第一章第一章
14、 焊接应力与变形焊接应力与变形第一节：焊接应力与变形的产生第一节：焊接应力与变形的产生焊接应力与变形产生的原因焊接应力与变形产生的原因焊件的刚性和拘束焊件的刚性和拘束焊件自身的刚性越大以及受周围的拘束焊件自身的刚性越大以及受周围的拘束程度越程度越大大, ,焊接变形越焊接变形越小小, ,焊接应力越焊接应力越大大。反之，焊件自身的刚性越反之，焊件自身的刚性越小小以及受周围以及受周围的拘束程度越的拘束程度越小小，则焊接变形越，则焊接变形越大大，而，而焊接应力越小焊接应力越小。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第三节：焊接残余应力第三节：焊接残余应力焊接残余应力对焊接结构的影响焊接残余应力对焊
15、接结构的影响焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类焊接残余应力的分布焊接残余应力的分布焊接残余应力的测定焊接残余应力的测定减少焊接残余应力的措施减少焊接残余应力的措施消除焊接残余应力的方法消除焊接残余应力的方法焊接残余应力焊接残余应力第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第第三三节：焊接残余应力节：焊接残余应力焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类按应力在焊件内的空间位置分：按应力在焊件内的空间位置分：一维空间应力：一维空间应力：单向（或单轴）应力单向（或单轴）应力二维空间应力：二维空间应力：双向（或双轴）应力双向（或双轴）应力三维空间应力：三维空间应力：三向（或三轴）应力三向（或三轴）应力第
16、一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第三节：焊接残余应力第三节：焊接残余应力焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类按产生应力的原因分：按产生应力的原因分：（1 1）热应力：又叫温差应力。它是在焊接过程中，）热应力：又叫温差应力。它是在焊接过程中， 焊件内部温度有差异引起的应力。焊件内部温度有差异引起的应力。（2）相变应力：焊接过程中，局部金属发生相变，）相变应力：焊接过程中，局部金属发生相变， 其体积增大或减小引起的应力。其体积增大或减小引起的应力。（3）塑变应力：金属局部发生拉伸或压缩塑性变）塑变应力：金属局部发生拉伸或压缩塑性变 形后引起的内应力。形后引起的内应力。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第三节：焊接残余应力第三节：焊接残余应力焊接残余应力的分类焊接残余应力的分类按应力存在的时间分：按应力存在的时间分：（1）焊接瞬时应力：焊接过程中，某一瞬时的）焊接瞬时应力：焊接过程中，某一瞬时的 焊接应力。焊接应力。（2）焊接残余应力：焊件焊完冷却后，残留在）焊接残余应力：焊件焊完冷却后，残留在 焊件内的应力。焊件内的应力。第一章第一章 焊接应力与变形焊接应力与变形第三节：焊
