1、第一章 焊接应力与变形n 第一节 焊接应力与变形的产生n 第二节 焊接残余应力n 第三节 焊接变形焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上温度分布不均匀，最终导致在结构内部产生了焊接应力与变形。第一节 焊接应力与变形的产生一、焊接应力与变形的基本知识二、研究焊接应力与变形的基本假定三、焊接应力与变形产生的原因返回焊接应力与变形的基本知识1. 变形： 物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化称为物体的变形。变形可分为弹性和塑性变形。按拘束条件分为自由变形和非自由变形 ;而非自由变形中有外观变形和内部变形两种， 如图 1-1。2.应力： 物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作
2、用力。按引起内力原因的不同，可分为工作应力和内应力。内应力的显著特点：在物体内部，内应力是自成平衡的，形成一个平衡力系。3.焊接应力与焊接变形：焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后，存在于焊件中的内应力。焊接变形是由焊接而引起的焊件尺寸的改变。 返回图 1-1 金属杆件的变形a)自由变形 b)非自由变形返回LT 是自由变形： LT =L-L0（ 如图 a)Le 是外观变形， L 是内部变形：L= LT -Le （ 如图 b)T是自由 变 形率：T= LT / L0=(T-T0)外 观变 形率 e= Le / L0内部 变 形率 = L / L0研究焊接应力与变形的基本假定金属在焊接过程中，其物
3、理性能和力学性能都会发生复杂的变化，为了分析问题方便，对金属材料焊接应力与变形作以下假定：1.平截面假定： 假定构件在焊前所取的截面，焊后仍保持平面。2.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。3.金属屈服点假定： 如图 1-2。4.焊接温度场假定： 假定焊接温度场不随时间而改变。返回图 1-2 低碳钢的屈服点与温度的关系在 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，即屈服点为零返回焊接应力与变形产生的原因1.焊件的不均匀受热：2.焊缝金属的收缩：3.金属组织的变化： 钢在加热与冷却过程
4、中发生相变可得到不同的组织，这些组织的比体积不一样，由此造成焊接应力与变形。4.焊件的刚性和拘束： 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形越小，焊接应力越大。返回焊件的不均匀受热（ 1）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。（ 2）受约束的杆件在均匀加热时的应力与变形：1）当加热温度 TTs时，可能出现以下三种情况：a)如果杆件能充分自由收缩，那么杆件中只出现残余变形面无残余应力。b)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应力。c)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。（ 3）长板条中心加热引起的应力与变形： 如图 1-3。（ 4）长板条一侧加热引起的应力与变形： 如图 1-4。下一页图 1-3 钢板条中心加热和冷却时的应力与变形a)原始状态 b)、 c)加热过程 d)、 e)冷却过程 返回图 1-4 钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形a)原始状态 b)假设各板条的伸长 c)加热后的变形d)假设各板条的收缩 e)冷却后的变形a)b)c)d)e)返回
