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参考文献:焊接残余应力和变形的成因一、焊接残余应力的成因焊接残余应力(welding residual stresses)简称焊接应力,有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力,垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 1、纵向焊接应力焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时,焊件上产生不均匀的温度场,焊缝及其附近温度最高,可达1600℃以上,而邻近区域温度则急剧下降()。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大,但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制,产生了热塑性压缩。焊缝冷却时,被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短,但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中,这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力,因此会在焊件内部自相平衡,这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力()。 2、横向焊接应力横向焊接应力产生的原因有二:一是由于焊缝纵向收缩,使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形,但实际上焊缝将两块钢板连成整体,不能分开,于是两块板的中间产生横向拉应力 ,而两端则产生压应力()。二是由于先焊的焊缝已经凝固,会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀,使其发生横向塑性压缩变形。当焊缝冷却时,后焊焊缝的收缩受到已凝固的焊缝限制而产生横向拉应力,而先焊部分则产生横向压应力,在最后施焊的末端的焊缝中必然产生拉应力()。焊缝的横向应力是上述两种应力合成的结果()。 3、厚度方向的焊接应力在厚钢板的焊接连接中,焊缝需要多层施焊。因此,除有纵向和横向焊接应力σx、σy外,还存在着沿钢板厚度方向的焊接应力σz()。在最后冷却的焊缝中部,这三种应力形成 同号三向拉应力,将大大降低连接的塑性。二、焊接残余变形的成因    在焊接过程中,由于不均匀的加热,在焊接区局部产生了热塑性压缩变形,当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩,势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转等。焊接残余变形(welding residual deformations)包括纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等(),且一般是几种变形的组合。任一焊接变形超过验收规范的规定时,必须进行校正,以免影响构件在正常使用条件下的承载能力。焊接应力和变形对结构工作性能的影响一、焊接应力的影响    1、对结构静力强度的影响    对在常温下工作并具有一定塑性的钢材,在静荷载作用下,焊接应力是不会影响结构强度的。设轴心受拉构件在受荷前(N=0)截面上就存在纵向焊接应力,(a)所示。在轴心力N作用下,截面bt部分的焊接拉应力已达屈服点fy,应力不再增加,如果钢材具有一定的塑性,拉力N就仅由受压的弹性区承担。两侧受压区应力由原来受压逐渐变为受拉,最后应力也达到屈服点fy,这时全截面应力都达到fy()。 2、对结构刚度的影响构件上的焊接应力会降低结构的刚度。,由于截面的bt部分的拉应力已达fy,这部分的刚度为零,(a)所示残余应力的拉杆的抗拉刚度为(B-b)tE,而无残余应力的相同截面的拉杆的抗拉刚度为BtE,显然Bte>(B-b)tE,即焊接残余应力的杆件的抗拉刚度降低了,在外力作用下其变形将会较无残余应力的大