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1、焊接结构学期末复习1. 焊接结构特点 ?(1) 大型结构分段制造 ,(2) 整体性强(3) 节省材料(4) 密封性好(5) 应力集中严重 ,易破坏(6) 变形严重(7) 性能不均匀性2. 成型方式 :铸造,锻造,铆接 ,焊接 .3. 内应力 :是指在没有受到外力作用的前提下平衡于物体内部的应力.4. 热应力 :由于不均匀的温度造成的内应力 .5. 残余应力 :如果不均匀的温度场产生了内应力超过材料屈服极限将使局部区域产生塑性变 形,当温度恢复初始状态后 ,将产生新的内应力残存与结构内部 .6. 自由变形 :当某一金属物体的温度发生了变化或相变,它的尺寸和形状就要发生变化 ,如果这种变化没有受到
2、外界的任何阻碍 ,则这种变形称为自由变形 .7. 外观变形 :金属在受热变化过程当中 ,若变形不能完全自由变形 ,只能部分表现出来 ,把外观 表现出来的部分叫外观变形 .没有表现出来的叫 内部变形 .8. 焊接变形的种类 ?(1) 纵向收缩(2) 横向收缩(3) 挠曲变形(4) 角变形(5) 波浪变形(6) 错边(7) 螺旋变形9. 预防焊接变形的措施 ?一.设计措施(1) 合理地选择焊缝的尺寸和形式 .截面积越小越好 ;合理布置焊缝 ,与中心轴重合或对称 ;尽量 把工作焊缝转化为联系焊缝(2) 尽可能减少不必要的焊缝(3) 合理安排焊缝位置 .尽量与中心轴重合或对称 ;尽量避免交叉焊缝 .
3、二.工艺措施(1) 反变形法(2) 刚性固定法(3) 合理选择焊接方法和规范(4) 采用合理的焊接顺序 .防止变形时 ,先焊较长的 ,后焊较短的 .防止应力时 ,先焊较短的 后焊较长的 .10. 焊接变形的矫正 ?(1) 机械矫正法(2) 火焰矫正11. 为什么精密构件在进行机加工之前要做消除残余应力的热处理?若精密构件未进行消除内应力处理就进行机加工则被加工件原平衡被打破,因此靠变形来达到新平衡 .所以要先做消除残余应力的热处理 .12. 焊接过程中调节残余应力 ?(1) 合理的焊接顺序(2) 在焊接密封焊缝时 ,尽可能增加焊缝的自由度 ,来降低残余应力(3) 锤击或碾压焊缝(4) 在结构的
4、适当部位加热使之伸长13. 焊后降低残余应力的措施 ?(1) 整体高温回火(2) 局部高温回火(3) 机械拉伸法(4) 震动法(5) 温差拉伸法14. 焊接接头 :包括焊缝金属 ,热影响区及部分母材 .部分材料中还包括熔合线15. 为什么对接接头是最理想的形式 ?(1) 焊后承受的应力小(2) 应力集中系数小(3) 焊接变形量相对较小16. 焊缝中产生应力集中的原因 ?(1) 焊缝中的工艺缺陷(2) 不合理的焊缝变形(3) 设计不合理的焊接接头造成较大的应力集中17. 如何选择坡口形式 ?(1) 焊接材料的消耗量 ,板厚(2) 可焊道性(3) 坡口的加工(4) 焊接变形18. 最理想的坡口 ?
5、U 形最好 ,但是应用不多 , 因为加工困难 .19.发生脆性断裂的特点 ?(P181)(1) 脆性断裂一般都在应力不高于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情况下发生,不易实现发现和预防 ,因此往往造成人身伤亡和财产的巨大损失,所以通常称这类破坏为低应力脆性断裂(2) 塑性材料也发生脆性断裂(3) 脆性断裂总是由构件内部存在宏观尺寸的裂纹源扩展引起。这种宏观裂纹源可能是在 制造过程或使用过程中产生的 .(4) 裂纹源一旦超过某个临界尺寸 ,裂纹将以极高的速度扩展 ,并顺势扩展到结构整体 ,直到断 裂,具有突然破坏的性质(5) 中、低强度钢脆性断裂事故 ,一般发生在较低温度 ,而高强度材料没有
6、明显的温度效应 .20. 延性断裂发生、扩展及其宏观和微观的断口特征?(P182)(1) 塑形金属材料的晶体 ,在载荷作用下 ,首先发生弹性变形 ,当载荷继续增加达到某一数值即 发生屈服 ,由于滑移使多晶体金属发生永久变形,即塑性变形(2) 若要继续变形 ,则要增大作用力 ,此过程即为所谓的加工硬化(3) 继续加大再和 ,金属将进一步变形 ,继而产生微裂口或微空隙 ,这些微裂口一经兴城 ,便在随 后加载过程中逐步汇合起来 ,形成宏观裂纹(4) 宏观裂纹发展到一定尺寸就发生失稳扩展而导致最终断裂21. 延性断裂的断口一般呈纤维状 ,色泽灰暗 ,边缘有剪切唇 ,断口附近有宏观的塑形变形 .杯锥 状
7、断口是一种常见的延性断口 . 杯锥状断口底部是与主应力方向垂直的宏观平断口,它是材料处在平面应变状态下的延性断裂 . 导致材料断裂的微观特征形态是韧窝,韧窝的实质是材料微区塑形变形形成空洞聚集和长大,导致材料断裂所留下的圆形或椭圆形凹坑.(P182)22. 解理断裂的宏观断口平整 ,没有可以觉察到的塑性变形 ,断口有金属光泽 . 解理断口 的微观特征形态常出现河流花样、舌状花样、扇形花样等 (P183)23. 晶界脆性断裂即是沿晶粒边界发生的分离. 晶界脆性断裂的断口宏观形态特征呈颗粒状或粗瓷状 ,色泽比较灰暗 (但比韧性断口要光亮 ) 晶界脆性断裂的断口微观形 态特征是明显的多面体 ,没有明
8、显塑性变形 ,呈现不同程度的晶粒多面体 ,外形如岩石状花样 或冰糖冰块状花样 (P183)24. 影响金属脆性断裂的主要因素 ?(P184)(1) 应力状态影响 .单轴拉伸不易脆断 ,双轴次之 ,三轴拉伸最易断(2) 温度的影响 .温度越低越易脆断 ;还和脆性转变温度有关 ,越低越好(3) 加载速率的影响 .速率越快越易断(4) 材料状态的影响 .厚度的影响晶粒度的影响化学成分的影响25. 转变温度方法 即把由某种方法测出的某种转变温度与结构的使用温度联系起来.这种方法的基础是建立在实验和使用经验上 . 冲击试验 ,例如 20J,41J 时的温度为转变温度 .有的标准取对应最大冲击能量值一般的
9、温度为转变温度 .(P187)26. 爆炸膨胀试验 .同一种材料在不同温度下(1) 平裂情况 钢板没有产生凹陷变形而断裂(2) 凹裂情况 即钢板产生一定的凹陷而裂开 塑形 ,但基本上还是脆性的 .,可出现的情况 ?(P189) ,这说明断裂是完全脆性的 ,裂纹直贯板的边缘 ,这种破坏情况已带有一定的(3) 凹陷和局部断裂情况 钢板有明显的凹陷 ,但仅在起裂点周围有少量破裂,而裂纹没有超越塑性变形区 ,这种情况说明材料具有较大的韧性(4) 膨胀撕裂情况 钢板发生较大的膨胀 ,裂口是被撕开的 ,这表明完全是塑形破坏的情况 .27. NDT ,在平裂与凹裂情况之间存在着临界温度,低于该临界温度 ,材
10、料发生平裂 ,高于它发生凹裂,此温度称之为 无延性转变温度 . FTE ,在凹裂与凹陷和局部断裂情况之间也存在着一 个弹性断裂转变温度 . FTP ,在凹陷和局部断裂情况之间也存在着一个延性断裂转变温度NDT = FTE 30C . FTE = FTP 30C (P189)28对于一种材料来说有一个引发临界温度Ti.止裂也有一个临界温度Ta为了防止结构发生脆性破坏 ,相应地有两种设计原则 :一为防止断裂引发原则 ;二为止裂原则 .(P205)29.焊接接头抗开裂性能试验(测Ti).(P206)(1) 韦尔斯宽板拉伸试验(2) 断裂韧度试验(3) 尼伯克林试验30 止裂试验 (测 Ta)(P20
11、9)(1) 罗伯逊止裂试验(2) 双重拉伸试验31. 预防焊接结构脆性断裂的措施(P210)(1) 正确选用材料 .1)按照缺口韧性和试验检验材.2)用断裂韧度评定材料(2) 采用合理的焊接结构设计.1)尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中在一些结构截面改变的地方，必须设计成平缓过渡，不要形成尖角；在设计中应尽量采用应力集中系数小的 对接接头；不同厚度的构件的对接接头应当尽可能采用圆滑过渡：避免和减少焊缝的缺 陷，应将焊缝设计布置在便于焊接和检验的地方 ；避免焊缝的密集.2)尽量减小结构刚度，降 低应力集中和附加应力的影响 .3)不采用过厚的截面 .4)重视附件或不受力焊缝的设计 5)减小 和
12、消除焊接残余拉伸应力的不利影响32. 疲劳断裂 的过程一般由三个阶段所组成 :在应力集中处产生初始疲劳裂纹裂纹萌生 裂纹稳定扩展；失稳断裂(P225)33. 影响焊接接头疲劳强度的因素 ?(P232)(1) 应力集中的影响(2) 近缝区金属性能变化的影响(3) 残余应力的影响(4) 缺陷的影响34. 疲劳强度设计的一般原则 ?(P244)(1) 承受拉伸、弯曲和扭转的构件应采用长而圆滑的过度结构以减少刚度的突然变化(2) 优先选用对接焊缝、单边 V 形焊缝和 K 形焊缝,尽可能不用角焊缝(3) 采用角焊缝时最好用双面焊缝 ,避免使用单面焊缝(4) 采用带有搭接板 (盖板 )的搭接接头和弯搭接接
13、头 ,尽可能不用偏心搭接(5) 使焊缝位于低应力区 ,使缺口效应分散避免其叠加(6) 在焊趾缺口、焊缝根部缺口和焊缝端部缺口之前或之后设置一些缓冲缺口以消除或降低 上述缺口部位的应力(7) 承受横向弯曲的构件应缩短支撑间距以减少弯矩(8) 横向力应作用于剪切中心之上以减小扭矩(9) 承受拉伸与弯曲的构件如需加强,则加强件长度应小 ,以减小加强件对于构件变形的拘束(10) 承受扭转的构件 ,为避免横截面翘曲受阻可采用切除翼缘端部、 翼缘端部斜接等形式以及 采用横截面不产生翘曲的型材(11) 使焊缝能包围较大面积或局部增加构件壁厚以减轻外力作用于薄壁构件上时引起的局 部弯曲(12) 在薄板范围内合理布置焊缝以减轻弯曲变形(13) 避免能扰乱力流的开口 ,但与力流垂直的加劲肋板角部应切除(14) 在特别危险的部位以螺栓接头或铆接接头、锻造连接件或铸造连接件代替焊接接头(15) 消除能引起腐蚀的根部间隙34. 提高疲劳强度的工艺措施 ?(P245)(1) 降低应力集中(2) 调整残余应力场(3) 改善材料的表面性能(4) 特殊保护措施35. r = 0时,称脉动载荷;r工-1的情况都称为不对称载荷或不对称应力循环；变动载荷或应力循环特征主要参量 (P219)
