焊接應(yīng)力及變形

1、第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.1 內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念 一、內(nèi)應(yīng)力的概念一、內(nèi)應(yīng)力的概念 二、應(yīng)力分類二、應(yīng)力分類 1按內(nèi)應(yīng)力涉及范圍分按內(nèi)應(yīng)力涉及范圍分 第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀內(nèi)應(yīng)力第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀內(nèi)應(yīng)力 第二類內(nèi)應(yīng)力，又稱微觀內(nèi)應(yīng)力第二類內(nèi)應(yīng)力，又稱微觀內(nèi)應(yīng)力 第三類內(nèi)應(yīng)力，又稱超微觀內(nèi)應(yīng)力第三類內(nèi)應(yīng)力，又稱超微觀內(nèi)應(yīng)力 2按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生原因分按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生原因分 溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力溫度應(yīng)力、殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力 2.1 內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念

2、 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 不均勻變形引起的殘余應(yīng)力不均勻變形引起的殘余應(yīng)力 2.1 內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念內(nèi)應(yīng)力及變形的一些基本概念 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 一、基本概念一、基本概念 1.自由變形率自由變形率 2.外觀變形率外觀變形率 3.內(nèi)部變形率內(nèi)部變形率 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 二、桿件在熱循環(huán)中應(yīng)力與變

3、形的二、桿件在熱循環(huán)中應(yīng)力與變形的 演變過(guò)程演變過(guò)程 1.兩端剛性拘束桿件兩端剛性拘束桿件 2.膨脹拘束，收縮自由桿件膨脹拘束，收縮自由桿件 3.有自由伸長(zhǎng)間隙的桿件有自由伸長(zhǎng)間隙的桿件 4.彈性拘束狀態(tài)下桿件的應(yīng)力和變彈性拘束狀態(tài)下桿件的應(yīng)力和變 形演變過(guò)程形演變過(guò)程 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 兩端剛性拘束桿件兩端剛性拘束桿件 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 兩端剛性拘束桿兩端剛性拘束桿 件件 2.2 均勻受熱桿件的

4、應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 兩端剛性拘束桿兩端剛性拘束桿 件件 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 膨脹拘束，膨脹拘束， 收縮自由桿件收縮自由桿件 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 有自由伸長(zhǎng)間隙的桿件有自由伸長(zhǎng)間隙的桿件 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 有自由伸長(zhǎng)間隙的桿件有自

5、由伸長(zhǎng)間隙的桿件 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 彈性拘束狀態(tài)下桿件彈性拘束狀態(tài)下桿件 的應(yīng)力和變形演變過(guò)的應(yīng)力和變形演變過(guò) 程程 2.2 均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形均勻受熱桿件的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 一一.板條中心加熱板條中心加熱 二二.長(zhǎng)板條邊緣加熱長(zhǎng)板條邊緣加熱 三三.焊接過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力和變形焊接過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力和變形 1焊接應(yīng)力及變形的復(fù)雜性焊接應(yīng)力及變形的復(fù)雜性 2焊接應(yīng)力和變形的簡(jiǎn)化方法焊接

6、應(yīng)力和變形的簡(jiǎn)化方法 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 一一 板條中心加熱板條中心加熱 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 一一 板條中心加熱板條中心加熱 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 二二. 長(zhǎng)板條邊緣加熱長(zhǎng)板條邊緣加熱 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 二二. 長(zhǎng)板條邊緣加熱長(zhǎng)板條邊緣加熱 2.3 板條

7、不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 1焊接應(yīng)力及變形的復(fù)雜性焊接應(yīng)力及變形的復(fù)雜性 (1) 溫度場(chǎng)極不均勻，溫度梯度大。溫度場(chǎng)極不均勻，溫度梯度大。 (2) 金屬的力學(xué)性能和熱物理參數(shù)隨溫度金屬的力學(xué)性能和熱物理參數(shù)隨溫度 不同而發(fā)生變化。不同而發(fā)生變化。 (3 )焊接過(guò)程中發(fā)生相變，引起物理和力焊接過(guò)程中發(fā)生相變，引起物理和力 學(xué)參量的變化。學(xué)參量的變化。 (4) 焊接熱源移動(dòng)，焊件各截面上溫度分焊接熱源移動(dòng)，焊件各截面上溫度分 布是時(shí)間的函數(shù)。布是時(shí)間的函數(shù)。 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和

8、變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2焊接應(yīng)力和變形的簡(jiǎn)化方法焊接應(yīng)力和變形的簡(jiǎn)化方法 (1) 除屈服極限外，金屬的物理性能和力除屈服極限外，金屬的物理性能和力 學(xué)性能都是常數(shù)，與溫度無(wú)關(guān)。學(xué)性能都是常數(shù)，與溫度無(wú)關(guān)。 (2) 小于小于500，s不變；不變；500600， s直線下降到零；直線下降到零；600以上，低碳以上，低碳 鋼失去抗力，處于完全塑性狀態(tài)。鋼失去抗力，處于完全塑性狀態(tài)。 (3) 不考慮相變產(chǎn)生的應(yīng)力。不考慮相變產(chǎn)生的應(yīng)力。 (4) 服從平面假設(shè)原則。服從平面假設(shè)原則。 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形

9、 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形的演變過(guò)焊接應(yīng)力及變形的演變過(guò) 程程 焊接應(yīng)力及變形 焊接應(yīng)力及變形的演變過(guò)程焊接應(yīng)力及變形的演變過(guò)程 焊接應(yīng)力及變形 焊接熱應(yīng)變循環(huán)焊接熱應(yīng)變循環(huán) 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.3 板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形板條不均勻加熱的應(yīng)力和變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 一、焊接殘余應(yīng)力分布一、焊接殘余應(yīng)力分布 1、縱向焊接殘余應(yīng)力分布及影響因素、縱向焊接殘余應(yīng)力分布及影響因素 （1）焊縫長(zhǎng)度的影響）焊縫長(zhǎng)度的影響 （2）材質(zhì)的影響）材質(zhì)的

10、影響 （3）鋼的相變對(duì)縱向殘余應(yīng)力的影響）鋼的相變對(duì)縱向殘余應(yīng)力的影響 焊接應(yīng)力及變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊縫長(zhǎng)度的影響焊縫長(zhǎng)度的影響 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章

11、第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 （3）鋼的相變對(duì)縱向）鋼的相變對(duì)縱向 殘余應(yīng)力的影響 殘余應(yīng)力的影響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 橫向殘余應(yīng)力的產(chǎn)生橫向殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 2橫向殘余應(yīng)力分布及影響因素橫向殘余應(yīng)力分布及影響因素 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 橫向殘余應(yīng)力的產(chǎn)生橫向殘余應(yīng)力的產(chǎn)生 機(jī)機(jī) 理理 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 (2) 影響橫向殘余應(yīng)力的因素影響橫向殘余應(yīng)力的因素 焊縫長(zhǎng)度對(duì)橫

12、向殘余應(yīng)力的影響焊縫長(zhǎng)度對(duì)橫向殘余應(yīng)力的影響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 (2) 影響橫向殘余應(yīng)力的因素影響橫向殘余應(yīng)力的因素 焊接方向和順序的影響焊接方向和順序的影響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 3厚板中的殘余應(yīng)力厚板中的殘余應(yīng)力 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 4封閉焊縫產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力封閉焊縫產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2

13、.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 4封閉焊縫產(chǎn)生的 封閉焊縫產(chǎn)生的 內(nèi)應(yīng)力 內(nèi)應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 5焊接梁、拄的殘余應(yīng)力 焊接梁、拄的殘余應(yīng)力 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 二、焊接殘余應(yīng)力對(duì)性能的影響二、焊接殘余應(yīng)力對(duì)性能的影響 1殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的影響殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的影響 2殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)加工精度和構(gòu)件尺寸殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)加工精度和構(gòu)件尺寸 穩(wěn)定性的影響穩(wěn)定性的影響 3殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響 4焊接殘余應(yīng)力對(duì)剛度的影響焊接殘余應(yīng)力對(duì)剛度的影響 5

14、殘余應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響殘余應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 1殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的響 殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 3殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 4. 焊接殘余應(yīng)力對(duì)剛度的影響 焊接殘余應(yīng)力對(duì)剛度的影響 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 三、減小殘余應(yīng)力的措施三、減

15、小殘余應(yīng)力的措施 1采用合理的焊接順序采用合理的焊接順序 2減小接頭剛度減小接頭剛度 3采用加熱減應(yīng)區(qū)法采用加熱減應(yīng)區(qū)法 4機(jī)械拉伸法降低殘余應(yīng)力機(jī)械拉伸法降低殘余應(yīng)力 5焊后熱處理焊后熱處理 6振動(dòng)法振動(dòng)法 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 1采用合理的焊接順序采用合理的焊接順序 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 4機(jī)械拉伸法降低殘余應(yīng)力機(jī)械拉伸法降低殘余應(yīng)力 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.4 焊接殘余應(yīng)力焊接殘余應(yīng)力 焊接應(yīng)力及變形 第二

16、章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 殘余變形可分為：殘余變形可分為：縱向收縱向收 縮變形；縮變形； 橫向收縮變形；橫向收縮變形； 彎曲變形；彎曲變形； 角變形；角變形； 回轉(zhuǎn)變形；回轉(zhuǎn)變形； 波浪變形；波浪變形； 錯(cuò)邊變形；錯(cuò)邊變形；螺旋型變形。螺旋型變形。 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊

17、接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章

18、 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 縱向收縮變形；縱向收縮變形； 橫向收縮變形橫向收縮變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 彎曲變形彎曲變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 彎曲變形彎曲變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 角變形角變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 角變形角變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章第二章 焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力與變形 角變形角變形 2.5 焊接殘余變形焊接殘余變形 焊接應(yīng)力及變形 第二章