钢结构的连接 (3).ppt

部分焊透对接焊缝的禁用《规范》规定：（1）在直接承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不得采用部分焊透的对接焊缝；（2）对重级工作制和起重量大于或等于50吨的中级工作制吊车梁上翼缘和腹板间的T型连接应采用焊透的对接焊缝。§3.3角焊缝的构造和计算第95页，共174页，星期日，2025年，2月5日§3.4焊接残余应力和焊接变形3.4.1焊接残余应力和变形的原因1.焊接残余应力的分类▲纵向焊接应力：长度方向的应力▲横向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且平行于构件表面的应力；▲厚度方向焊接应力：垂直于焊缝长度方向且垂直于构件表面的应力。§3.4焊接残余应力和焊接变形第96页，共174页，星期日，2025年，2月5日§3.4焊接残余应力和焊接变形+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm施焊时焊缝附近达1600℃以上，而邻近区域温度骤降。焊缝周围产生不均匀温度场焊缝处钢材受热伸长，但受两侧低温区域的限制产生热塑性压缩；焊缝冷却时收缩又受到限制而产生拉应力；拉应力大小可达钢材屈服点fy;远离焊缝区域产生纵向压应力，焊件内应力自相平衡。（1）纵向焊接残余应力2.焊接残余应力的成因-----++第97页，共174页，星期日，2025年，2月5日（2）横向焊接残余应力焊缝纵向收缩，焊件有反向弯曲变形的趋势，在焊缝处中部受拉，两端受压；先焊焊缝凝固阻止后焊焊缝横向自由膨胀，发生横向塑性压缩变形；焊缝冷却，后焊焊缝收缩受限产生拉应力，先焊焊缝产生压应力；应力分布与施焊方向有关；横向应力是上述两种应力合成。§3.4焊接残余应力和焊接变形第98页，共174页，星期日，2025年，2月5日(a)焊缝纵向收缩时的变形趋势-+-(b)焊缝纵向收缩时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向残余应力yx-++施焊方向(e)xy-+-施焊方向(f)yx不同施焊方向下,焊缝横向收缩时产生的横向残余应力§3.4焊接残余应力和焊接变形+-+施焊方向(c)焊缝横向收缩时的横向应力xy第99页，共174页，星期日，2025年，2月5日（3）沿厚度方向的焊接残余应力在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。沿厚度方向先焊焊缝凝固，阻止后焊焊缝的膨胀，产生塑性压缩变形。-+-321σxσyσz冷却时外围焊缝散热快先冷固，内层焊缝收缩受限制产生沿厚度方向的拉应力，外部则产生压应力。§3.4焊接残余应力和焊接变形因此除了横向和纵向焊接残余应力?x，?y外，还存在沿厚度方向的焊接残余应力?z，这三种应力形成同号三向拉应力，大大降低连接的塑性。第100页，共174页，星期日，2025年，2月5日在施焊时，由于不均匀的加热和冷却，焊区的纵向和横向受到热态塑性压缩，使构件产生变形。表现主要有：图3.4.4焊接变形§3.4焊接残余应力和焊接变形横向收缩弯曲变形角变形波浪变形扭曲变形3.焊接残余变形的产生第101页，共174页，星期日，2025年，2月5日（1）对结构静力强度的影响σ+--bfy+--bfyNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：当板件全截面达到fy，即N=Ny时：结论：焊接残余应力不会影响结构的静力强度+--fyσbBt3.4.2焊接应力和变形对结构工作性能的影响1.焊接应力的影响§3.4焊接残余应力和焊接变形NcNtNN第102页，共174页，星期日，2025年，2月5日（2）对结构刚度的影响当焊接残余应力存在时，因截面的bt部分拉应力已经达到fy，故该部分刚度为零（屈服），这时在N作用下应变增量为：σ+--bfyNN+--fyσNNbBt??1??2当截面上没有焊接残余应力时，在N作用下应变增量为：结论：焊接残余应力使结构变形增大，即降低了结构的刚度。§3.4焊接残余应力和焊接变形第103页，共174页，星期日，2025年，2月5日（3）对低温冷脆的影响（4）对疲劳强度的影响对于厚板或交叉焊缝，将产生三向焊接残余拉应力，阻碍塑性的发展，使裂缝容易发生和发展，增加了钢材低温脆断倾向。所以，降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。在焊缝及其附近主体金