焊接结构力学总结.docx

绪论焊接的三个过程冶炼热循环的三个特点：加热速度很快；在最高温度下停留时间很短；各点按照不同的冷却速度进行冷却。热循环的四个参数：加热速度；加热的最高温度；在相变温度以上停留时间；冷却速度。冷却有先后，导致非均质不连续：成分，组织，性能，尺度不连续收缩有先后，导致残余应力及残余变形不均匀铸造：焊缝凝固时接头的力学性能热处理焊接结构的特点焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大；焊接接头是一个非均质体，焊接接头具有较大的性能不均匀性；焊接接头的刚性大，整体性强，止裂性能较差；在焊接生产中易产生缺陷：如裂纹等；焊接制造对材料敏感；焊接接头对低温、高温敏感。焊接结构优点焊接接头系数高；水密性和气密性好；重量轻，省材料；焊接结构的厚度基本上不受限制；结构设计简单；生产周期短，成本低。焊接应力与变形内应力与变形的基本概念内应力及其产生原因；概念.：在没有外力的条件下，平衡于物体内部的应力。分类分布范围…：宏观应力，微观应力，超微观应力结构中的空间位置…：单向应力，双向应力，三向应力与焊缝的相对位置..：纵向应力，横向应力产生，作用的时间..：瞬时应力，残余应力应力形成原因…：温度应力，拘束应力，组织应力变形自由变形.（焊接变形发生的原因）外观变形.内部变形.四个基本假定….平截面假定：假定构件在焊前所取的截面，焊后仍保持平面。金属性质不变的假定：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。焊接温度场假定：假定焊接温度场不随时间而改变。金属屈服点假定：在500℃以下，屈服点与常温相同，不随温度而变化；500℃ ~600℃之间，屈服点迅速下降；600℃以上时呈全塑性状态，即屈服点为零。杆件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与变形。受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形：当加热温度TTs（屈服点温度）时，冷却后即不存在残余变形也不存在残余应力。当加热温度TTs时，可能出现以下三种情况：如果杆件能充分自由收缩，那么杆件中只出现残余变形而无残余应力。如果杆件受绝对拘束，那么杆件中没有残余变形而存在较大的残余(拉)应力。如果杆件收缩不充分，那么杆件中既有残余应力又有残余变形。长板条受不均匀温度场作用（加热及冷却过程！）在板中心加热..加热过程中中心受压，两侧受拉；冷却过程中心受拉，两侧受压。在板一侧加热..加热过程中加热侧受压，对侧受拉，应力分布为中心拉应力，两侧压应力。冷却过程中加热侧受拉，对侧受压，应力分布为中心压应力，两侧拉应力。讨论时要全面讨论加热过程和冷却过程两方面，还要注意讨论加热时是否超过屈服极限。若超过则冷却时存在残余应力及应变，若未超过则冷却时可以完全恢复，无应力及应变。金属框架的应力与变形..中心加热－膨胀－产生温度应力（压应力）＋压缩屈服变形－两侧受拉应力中心冷却－收缩－产生残余应力（拉应力）＋拉伸屈服变形－两侧受压应力焊接引起的内应力与变形主要取决于热循环及拘束度。焊接残余变形；分类及概念……纵向收缩变形：构件焊后在平行焊缝的方向上的尺寸缩短；横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝的方向上的尺寸缩短；角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移；弯曲变形：由于焊缝的布置偏离焊件的形心轴而产生的变形；波浪变形：焊后构件呈波浪形，在焊薄板中出现的变形；错边变形：两焊件热膨胀不一致，所引起的长度或厚度方向上的错边。回转变形：在板厚方向由于不均匀的横向收缩，引起沿焊缝中心线发生弯曲变形。受焊接热输入的影响及焊速的影响。SAW埋弧焊：功率高，速度快；焊前必须做好定位(点固)焊，防止回转变形。焊接后产生基本尺寸的变化：与焊缝轴向垂直的横向收缩；与焊缝轴向平行的纵向收缩；角度的变化：板外，板内。纵向收缩变形及其引起的挠曲变形产生原因..在焊接时，焊缝及其附近的金属由于在高温下的自由变形受到阻碍，产生了压缩塑性变形区，是产生纵向变形的主要原因。纵向收缩变形结论及影响因素…焊缝纵向收缩量与焊接线能量或主作用区的面积成正比；焊缝纵向收缩量与工件横截面积成反比；焊缝绝对收缩量随焊缝长度的增大而增大。多层焊接所引起的纵向收缩比单层焊小。 工件原始温度的影响：温度升高相当于增加焊接线能量，增大纵向收缩量间断焊的纵向收缩变形比连续焊小 。其引起的挠曲变形规律…与焊接线能量或堆焊面积成正比；与焊缝偏离板条形心轴的距离成正比；与构件的截面惯性矩成反比。横向收缩变形及其引起的挠曲变形堆焊和角焊缝的横向收缩规律..角焊缝的横向收缩量与角焊缝尺寸与板厚有关。在同样的角焊缝尺寸下，板越厚，刚度越大，横向收缩越小。丁字接头：立板越厚，横板上的热能量越小，变形小。对接接头的横向收缩规律..及影响因素….对接接头的横向变形大小与焊接线能量，焊缝坡口形式，焊缝截面积以及焊接工艺(焊接顺序等)有关；变形量：气焊手工焊自动焊；随