《钢结构焊接制造B》PPT课件

《《钢结构焊接制造B》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2021/7/23第2章焊接应力与变形2.1焊接应力与变形内力----物体受到外力作用时和加热引起物体内部之间相互作用的力，称内力。单位截面积上的内力称为内应力。内应力----在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。按产生原因分类有：热应力、相变应力、塑变应力。2021/7/23热应力----是指在加热过程中，焊件内部温度有差异所引起的应力，故又称温差应力。相变应力----是指在加热过程中，局部金属发生相变，使比容增大或减小而引起的应力。塑变应力----是指金属局部发生拉伸或压缩塑性变形后引起的内应力。2021/7/231.温度应力—由于不均匀

2、受热2021/7/232.变形弹性变形塑性变形自由变形非自由变形（包括外观变形和内部变形）。弹性变形、自由变形----应力为0，变形为0；塑性变形----理想状态应力为0，变形为0；否则不为0。2021/7/23自由变形：LT=0L0(T1-T0)LT——自由变形量；L0——原长；0——金属材料的线胀系数；T1——加热的温度；T0——原始温度。T==(T1-T0)2021/7/23非自由变形L=(LT-Le)L—内部变形未表现出的那部分变形Le—外观变形表现出的那部分变形（满足自由变形规律）2021/7/233.研究焊接应

3、力与变形基本假定(1)平截面假定：构件变形时整个横截面是平行移动或转动；(2)金属性能不变的假定：物理性能不随温度的变化而变化。(2)金属屈服点的假定：可见低碳钢温度大于600℃内应力为零.2021/7/232.2焊接应力与变形产生的原因1.不受约束的自由杆件均匀加热和冷却时应力变形结论:没有残余应力和残余变形.应用：焊接生产采用整体预热和后热,可以减少残余应力.2021/7/232.受拘束件在热循环中的应力与变形（1）若s（弹性变形）加热时：T应力s;冷却时：T应力s.2021/7/23（2）若≥s,TM

4、ax＜500℃加热时：T应力s，εp压缩塑性变形;冷却时：T应力s=0，εp拉伸塑性变形2021/7/23（3）若≥s温度大于600℃若金属板条是互不相连的小窄条，则变形为图2-2a所示。但金属因整体变形保持一致，故实际变形为图2-2b。加热时，出现中心受压应力，两侧受拉应力。冷却后，若加热应力〈S，则无内应力；若加热应力〉则中心受压，两侧受拉。高温区应力为0变形不为02021/7/233长板条不均匀受热时的应力和变形（1）三个板条加热、冷却自由变形当三个板条均处于自由状态，对B板条进行加热时，B独立伸长，板条A、C

5、未受热，所以长度无变化。2021/7/23（2）三个板条加热、冷却非自由变形2021/7/23（3）中心加热实验的应力与变形2021/7/23中心加热实验的应力与变形2021/7/23结论1、板条中心对称加热时，板条中产生温度应力，中心受压两边受拉。2、若不产生压缩塑性变形，s则冷却后内应力消失，平板复原，没有残余变形。3、若s，当温度恢复到原始状态时，有残余应力，中心受拉两侧受压。且有残余变形。其方向与加热时相反。2021/7/23（4）非对称加热应力与变形2021/7/23焊后产生应力与变形2021/7/234焊接引起的

6、内应力及变形（1）焊接应力与变形的特殊性2021/7/23（2）焊接应力变形的演变过程2021/7/23焊接应力变形的演变过程2021/7/23（3）焊接热应变循环组织应力2021/7/23（4）焊接瞬态应力变形2021/7/23计算机模拟焊接应力2021/7/232021/7/23小结在平板条中心堆焊，由于板条在焊接过程中是一个不均匀受热的整体，焊接时沿焊缝长度产生伸长变形，焊缝及其附近产生压应力；远离焊缝区的两侧产生拉应力。焊接结束后，板条产生缩短的残余变形，同时在焊缝及其附近产生残余拉应力；远离焊缝区两侧产生残余压应力。（1）根据应力与焊

7、缝的相对位置（2）根据应力形成原因2.3焊接残余应力及分布2021/7/23焊接残余应力平行焊缝轴线方向的应力称纵向残余应力，垂直焊缝轴线的应力为横向残余应力，厚度方向的残余应力。在厚度小于20mm的对接接头结构中，厚度方向应力较小。2021/7/23（横截面）1.纵向残余应力2021/7/23（1）焊缝长度对纵向应力（纵截面）的影响2021/7/23（2）T形接头的纵向应力分布2021/7/23（3）对接圆筒环焊缝的纵向残余应力（切向应力）如直径为1200mm，壁厚为6mm的低碳钢圆筒，环缝中的为210N/mm2，而直径为384mm，壁厚也为

8、6mm的圆筒环焊缝中的为115N/mm2。2021/7/232.横向应力横向残余应力有两部分组成：一部分是由焊缝及其附近塑性区的纵向收缩引起的横向应力