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焊接变形与焊接残余应力 哈尔滨工程大学 船舶与海洋工程力学研究所 2010.3.15 钢材-→船体 骨材，加筋板架，舱段，分段合拢 焊接变形与残余应力 1. 焊接接头的类型 实际焊接结构的焊接接头样式很多，通常可以划分为以下四个基本类型： 对接接头 ：两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头。 角接接头 ：两件端部构成大于30°，小于135°夹角的接头。 T形接头：一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。 搭接接头 ：两件部分重叠构成的接头。 2.焊接应力与变形产生的原因 焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。在焊接过程中，不均匀的加热，使得焊缝及其附近的温度很高，而远处大部分金属不受热，其温度还是室内温度。这样，不受热的冷金属部分便阻碍了焊缝及近缝区 金属的膨胀和收缩；因而，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力（纵向和横向），就造成了焊接结构的各种变形。金属内部发生晶粒组织的转变所引起的 体积变化也可能引起焊件的变形。这是产生焊接应力与变形的根本原因。 以平板对接焊为例 3. 影响焊接结构变形的主要因素 1.?焊缝在结构中的位置； 2.?结构刚性的大小； 3.?装配和焊接顺序； 4.?焊接规范的选择。 4. 焊接变形的种类 5. 焊件的残余变形和应力的危害性 应力集中 6.典型接头的工作应力分布 7.焊接残余应力的分布 以平板对接焊为例，且厚度不大 （一）纵向应力бx 的分布 （二）横向应力бy 的分布 бy =бy′+бy″ бy′：焊缝及其塑性变形区的纵向收缩引起的横向应力； бy″：焊缝及其塑性变形区的横向收缩不均匀、不同时引起的横向应力。 8.焊接残余应力对焊接结构的影响 9.减小焊接残余应力的措施 10.消除焊接残余应力的方法 消除焊接残余应力的方法有： 焊后热处理； 力学形变； 温差形变 * ————船舶建造工艺力学 焊接 焊接残余应力基本上是平面应力，厚度方向的应力很小。在自由状态下焊接的平板， бx 在焊件横截面上的分布规 律为：焊缝及其附近区域为残余拉应力，一般可达材料的屈服强度，随着离焊缝距离的增加，拉应力急剧下降并转为压应力。 бx在焊件纵截面上的分布规律为：在焊件纵截面端头，бx=0，越靠近纵截面的中间，бx越大，逐渐趋近于бs。 *