焊接結構復習習題

1、第一章焊接接頭靜載力學行為1、內應力根據其分布的尺度范圍可分為、和.2、焊接熱過程特點主要表現(xiàn)在三個方面：、和高的.3、縱向剩余應力ox分布的一般規(guī)律是：焊縫及附近的區(qū)域為,遠離焊縫拉應力迅速下降,隨后出現(xiàn).4、焊接剩余收縮變形主要表現(xiàn)在兩個方面和.5、焊接接頭的根本形式有：、和.6、造成焊接結構脆斷的原因是多方面的：主要是,和制造工藝及等.7、為了預防結構發(fā)生脆性破壞相應地有兩種設計原那么：一為原那么,二為原那么.8、在進行多層焊時,如果在先焊的焊道中產生了,那么在后續(xù)的焊道焊接過程中,有可能在這些缺陷處產生,使焊接結構的.9、對于大型焊接結構,在滿足結構的使用條件下,應當盡量減小,以降低和

2、的影響.10、或等,都會使構件中出現(xiàn)應力集中,降低了構件的疲勞強度.11、大局部疲勞破壞的斷口都有一些共同的特征.一般都有二個區(qū)域,分別為和.1、和是形成各種焊接裂紋的重要因素,又是造成焊接接頭熱應變脆化的根源,并且影響結構的.2、合理的接頭構造不但使結構在服役時,不產生高的,而且在工藝上,便于焊接;不僅保證結構,同時在經濟上也省時省料.3、內應力根據其分布的尺度范圍可分為、和.4、橫向剩余應力的形成機理較縱向剩余應力復雜,它由兩個組成局部組成；一個是由焊縫及附近塑性區(qū)的,用cry'表示；另一個是由焊縫及附近塑性區(qū)的不同時引起,用cry表示.5、焊接接頭的根本形式有：、和.6、根據斷裂

3、前塑性變形大小,將斷裂分為和兩種.7、通過斷裂力學的研究,我們知道加大板厚將使其,斷裂將從塑性向,并由向平面應變狀態(tài)轉變.8、為了預防結構發(fā)生脆性破壞相應地有兩種設計原那么：一為,二為.9、結構發(fā)生脆斷時,材料中的比材料的和都小很多,是一種的破壞.10、對一定的鋼種和一定的焊接方法而言,熱影響區(qū)的金相組織主要取決于,即取決于焊接熱輸入.因此,合理的選擇對預防結構極為重要.三.作圖分析1 .而出厚度為16n平板時按焊§5如方向焊接剩余應力的分布.雷泉.淞"P47圖片W,2-1062 .S出用燈橫十字播大在T作載荷作用下的應力的分布恬況.5分答案,核打P93圖3»&#

4、187;03,作出受拘束低1銅桿件.機熱冷卻時疔中的應力與變形狀態(tài).10分笞素,一材P13圖爾134.按圖所標焊接方向.畫出厚度1&干械對接焊型附說橫向焊接剩余應力.二的分布.爸,教廿P為圖2TC4ba目出搭接接頭角岸貓在工作我荷作用下的應力的分布瞽況,音呈貢村P%圖3-366 .西出在工作載信作用下側而由燈筑槍拉拈失沿燈穌切應力分布規(guī)ft.4分密教材P90恬3T2a>7 .價出低喙餌長板架中央燈拉.仕然每附近500盥星盒處中位長度熱向時文形應力荻金.密墩/P50圖2-1048i圖示平板片推b、為焊接時的熱塑變區(qū),L為接頭冷卻相交區(qū).繪出平板燈接焊后該平板結構上,沿焊凝方向中部欷

5、面JL的內應力分布就戀7分著案如因比繪出I個單航長度等拘束低碳洞桿件,加熱冷卻村軒市的公力與孌鬃起程.£12分落姐右至10圖示平板對接.也為焊接時的超單變區(qū),K為接頭冷卻時低總相變區(qū)焊箕不發(fā)生低追相變工繪出平板對接環(huán)后談平板結構上,沿餌繼方向中部截面上內應力分布狀態(tài).日分首案率忖F55H3-lL&ga&IL用圖描繪出F圖丁字結構自由求態(tài)輝接,焊后出現(xiàn)的變形狀態(tài).【8分答,整體上撓.千枷角變招,四.分析以下問題1.焊接時為什么會產生內應力和變形焊接內應力與焊接變形之間一般有什么關系做題要點：1焊接不均勻溫度場的作用；2熱塑冷縮的原理；3拘束使變形減小內應力增加.1 .根

6、據普通厚度平板對接熔化焊加熱條件,分析焊接過程產生內應力和變形的原因并說明一般低碳鋼平板對接熔化焊,焊接剩余應力峰值大小和截面上的分布規(guī)律和第一題類似但是都考得這道題,出現(xiàn)概率極大做題要點：1焊接不均勻溫度場的作用；4分2熱塑-冷縮的原理；4分3焊縫及附近為拉應力,中央峰值到達材料的屈服極限,距焊縫較遠的兩側為分布范圍較寬峰值較低的壓應力.4分2 .由斷口特征怎樣鑒別延性斷裂；脆性斷裂和疲勞斷裂?做題要點：1宏觀特征塑變狀態(tài)斷口顯示；2微觀特征韌窩解理年輪線；3指出對應的斷裂形式.3 .試分析焊接剩余應力對接頭靜載強度的影響做題要點：1縱向剩余應力在截面上的分布；2分2對塑性材料接頭的影響；5

7、分3對脆性材料接頭的影響；3分4 .分析說明焊接剩余應力對結構靜載強度的影響.5 題要點：1縱向剩余應力在截面上的分布；2分2對塑性材料接頭的影響；5分3對脆性材料接頭的影響；3分5.利用應力集中概念,分析焊接接頭中產生工作應力不均勻的原因概率大做題要點：1應力集中的概念；2分2焊接缺陷原因；3分3焊縫外形原因；2分4不合理的接頭設計；3分6 .試分析焊接接頭應力集中對接頭靜載強度的影響做題要點：1應力集中的概念；2對塑性材料接頭的影響；3對脆性材料接頭的影響；7 .利用“熱塑冷縮原理分析低碳鋼中厚板焊接產生內應力和變形根本原因.做題要點：1焊接不均勻溫度場的作用；2熱塑-冷縮的原理；3拘束使

8、變形減小內應力增加.8 .焊接接頭有幾種,比擬分析各種接頭工作應力分布特點和性能.做題要點：1四種接頭的集合特征；2各接頭應力集中程度；3承載性能.9 .焊接時為什么會產生內應力和變形焊接內應力與焊接變形之間一般有什么關系做題要點：1焊接不均勻溫度場的作用；3分2熱塑-冷縮的原理；4分3拘束使變形減小內應力增加.3分10 .根據圖示框結構分析說明中央焊接柱及兩側柱上的焊后內應力狀態(tài),并繪出內應力分布示意圖.做題要點：1焊接中央柱無結構拘束下的自由狀態(tài)熱塑-冷縮焊后內應力分析；2分2在兩側柱拘束下焊接中央柱熱塑-冷縮后內應力分析；2分3結構拘束下焊接中央柱焊后合成內應力分析；3分4內應力分布示意

9、圖.5分第二章焊接變形和應力3.長板條中央加熱、邊緣加熱時,剩余應力、溫度應力的分布情況答：中央加熱時：板條中央局部的應變?yōu)樨撝?為壓應變,這一區(qū)域為壓應力,板條兩側的應變?yōu)檎?為拉應變,即產生拉應力.假設T>250時,中央部位會產生塑性變形,停止加熱使板條恢復到初始溫度,并允許自由收縮時,最終板條會縮短,縮短量為剩余變形量,從而形成中央受拉,兩邊受壓的剩余應力分布.1.焊接結構的優(yōu)缺點有哪些答：優(yōu)點：接接頭強度高；焊接結構設計靈活性大；焊接接頭密封性好；焊前準備工作簡單； 易于結構的變更和改型； 焊接結構的成品率高.缺點： 在較大的焊接應力和變形；對應力集中敏感；焊接接頭的性能不均勻

10、.2 .長板條中央加熱,邊緣加熱時溫度應力,剩余應力的分布情況答：長板條中央加熱：由于中央溫度高兩端溫度低,所以中央產生膨脹受到兩端的阻礙而承受壓應力,兩端受拉應力.當加熱溫度較高時,將使中央部位產生較大的壓縮塑性變形.此時停止加熱使板條恢復到初始溫度,并允許板條自由收縮,那么最終板條長度縮短并且受到兩側的拉力,因此在板條中央形成參與拉應力,而兩側形成剩余壓應力.長板條邊緣加熱：當溫度250C時,板條任何區(qū)域均不發(fā)生塑性變形,那么溫度恢復后,板條中既不存在剩余應力,也不存在參與變形.當溫度較高250C使靠近高溫一側局部范圍內產生塑性變形.當加熱溫度很高時,造成板邊B-X2一段時間內的6s=0,

11、即變形抗力為零.3 .焊接剩余應力對焊接結構的靜載強度,機加工精度,剛度的影響答：靜載強度：如果材料具有足夠的蘇醒,能進行塑性變形,那么內應力的存在并不影響構件的靜載強度；如果材料處于脆性狀態(tài)脆性材料或者處于脆性狀態(tài)下的塑形材料,由于材料不能發(fā)生塑性變形使構件上的應力均勻化,內應力的存在將降低其靜載強度.剛度：構件第一次加載將降低構件的內應力,即使其剛度降低.焊接構件經過一次加載和卸載后,如果再次加載,只要載荷大小不超過前次的載荷,內應力就不再起作用,構件剛度就不受影響,如果載荷大小超過前次載荷,那么剛度會受影響.機加工精度：機加工把一局部材料從構件中去除,使截面積相應改變,并釋放一局部剩余應

12、力,從而破壞原來構件中內應力的平衡.內應力的重新分布引起構件變形,并影響加工精度.4 .焊接剩余變形的分類和產生的原因答：1縱向收縮變形：由沿焊縫長度方向的壓縮塑性變形產生；2橫向收縮變形：由沿板寬方向的壓縮塑性變形產生；3撓曲變形：長生原因是焊縫位置不對稱,有縱向或橫向收縮變形；4角變形：由于橫向收縮沿板厚的不均勻產生；5波浪變形：由于壓應力作用下失穩(wěn)產生；6錯邊變形：由于兩邊木材的線膨脹系數不同,熱輸入不對稱產生；7螺旋形變形：產生原因是角變形沿長度上的分布不均勻和工件的縱向錯邊.5 .預防焊接剩余變形的舉措答：一設計舉措1合理選擇焊縫尺寸和形狀.在保證結構承載水平的前提下,應遵循的原那么

13、是：盡可能使焊縫的長度最短；盡可能使板厚??；盡可能使焊腳尺寸??；斷續(xù)焊縫和連續(xù)焊縫相比,優(yōu)先采用斷續(xù)焊縫；角焊縫與對接焊縫相比,優(yōu)先采用角焊縫以及復雜結構最好采用分步組合焊縫；2盡量減少不必要的焊縫,預防焊縫的密集及交叉.；3合理安排焊縫位置,盡量對稱與中性軸以預防撓曲變形.二工藝舉措：焊前預熱,焊后消除應力熱處理.6 .焊后消除剩余應力的方法答：1整體高溫回火；2局部高溫回火；3機械拉伸法；4溫差拉伸法；5震動法.7 .焊后糾正焊接剩余變形的舉措答：1機械矯形法：壓力機校正、錘擊法、逐點擠壓法、碾壓法、機械拉伸消除內應力法、震動時效法等.2火焰矯形：整體高溫回火、局部高溫回火、火焰局部加熱、

14、溫差拉伸法等.8 .焊接過程中調節(jié)內應力的舉措答：采用合理的焊接順序及方向.先焊受力較大的部位,使之最終受壓應力作用.適當采用反變形法.隨焊錘擊或碾壓焊縫.在結構適當部位加熱使之伸長.9 .低碳鋼屈服強度與溫度之間的關系答：當加熱溫度大于600c時,低碳鋼的屈服強度為零,即沒有屈服；加熱溫度在500-600C之間,隨溫度的增加屈服強度下降；當加熱溫度小于500c時,屈服強度到達最大且保持不變.10 .什么是高組配、低組配及選材原那么答：焊縫金屬強度比母材高強度高的接頭匹配叫做高組配.焊縫金屬強度比母材高強度低的接頭匹配叫做低組配.選材原那么：“等強匹配,按高組配原那么選材是保證焊縫與母材等強度

15、,按低組配原那么選材是保證焊接接頭與母材等強度,一般用于強度用鋼.“等成分匹配,保證焊接接頭的成分與母材相等,一般用于有色金屬,不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼等.11 .在焊接接頭中產生應力集中的原因答：1焊縫中存在工藝缺陷如氣孔、夾渣、裂紋、未焊透和咬邊等都會引起應力集中；2焊縫外形不合理如對接焊縫余高過大,角焊縫為凸出形等,在焊趾處會形成較大的應力集中.3焊接接頭設計不合理如接頭截面的突變,加蓋板的對接街接頭等,都會造成應力集中.焊縫布置不合理也會引起應力集中.12 .點焊接頭的設計原那么答：1盡量預防應力集中；2點焊接頭的焊點排數不宜過多；3適當的焊點間距.13 .獅焊聯(lián)合的特點答：1獅焊聯(lián)合結

16、構可以充分發(fā)揮焊接接頭和獅焊接頭各自的優(yōu)點,是一種比擬合理的結構；2獅焊聯(lián)合接頭是指在同一個接頭上既有挪釘又有焊縫的形式,由于兩者剛度不同,當挪焊接頭承受載荷時,娜釘只承受很少一局部載荷,而大局部由焊縫承當.所以這是一種不合理的接頭形式.14 .塑性斷口、脆性斷口的概念及宏觀、微觀特征答：1塑形斷裂是指在斷裂前有較大的塑性變形的斷裂.它的斷口宏觀特征一般呈纖維狀,色澤灰暗,邊緣有剪切唇,斷口附近有宏觀的塑性變形.它的微觀特征形態(tài)是韌窩.2脆性斷裂是指在斷裂前沒有或只有少量塑性變形,斷裂忽然發(fā)生并快速開展的斷裂.它又常分為解理斷裂和晶界脆性斷裂.解理斷裂的宏觀斷開平整,一般與主應力垂直,沒有可以

17、覺察到的塑性變形,斷口宏觀特征：有金屬光澤,可以觀察到閃閃發(fā)光的顆粒,常呈放射狀撕裂棱形或人字把戲.微觀特征形態(tài)常出現(xiàn)河流把戲、舌狀把戲、扇形把戲等.晶界脆性斷裂的斷口宏觀形態(tài)特征呈顆粒狀或粗瓷狀、色澤較灰暗外表平齊,邊緣有剪切唇.微觀形態(tài)是明顯的多面體,如巖石把戲或冰糖塊狀把戲.15 .材料斷裂的評定方法答：1轉變溫度法：評價的是材料的沖擊韌性；2斷裂力學法：評價的是材料的斷裂韌性.16 .焊接結構的兩種設計原那么答：一是預防斷裂引發(fā)原那么,二是止裂原那么.前者要求結構的一些薄弱環(huán)節(jié)有一定的抗開裂性能,后者要求一旦裂紋產生,材料應具有將其止住的水平.一般要求母材焊接接頭處具有一定的抗開裂性能

18、,母材具有子裂水平.17 .影響金屬脆性斷裂的因素答：1外因：應力狀態(tài)的影響,在三軸拉應力下必然發(fā)生脆斷；溫度的影響,在冷脆轉變溫度以下材料會發(fā)生脆斷；加載速度的影響,加載速度越快越易發(fā)生脆斷.2內因：材料在工作條件下的韌性儲藏缺乏,材料存在缺陷,厚度過大都會產生脆斷,材料的化學成分、晶粒度、熱影響區(qū)的組織也會影響金屬的脆斷.18 .預防焊接結構發(fā)生脆斷的舉措答：一正確選用材料：1在結構工作條件下,焊縫,熱影響區(qū),熔合線的最脆部位應有足夠的抗開裂性能；2隨著鋼材強度的提升,斷裂韌度和工藝性一般都有所下降,因此,不宜采用比實際需要強度高的材料,特別不應該單純追求強度指標,而無視其他性能.二采用合

19、理的焊接結構設計：1盡量減少結構或焊接接頭部位的應力集中；2盡量減小結構剛度,降低用力集中和附加應力的影響；3不宜用過厚的截面；4重視附件或不受力焊縫的設計；5減小和消除焊接剩余拉伸應力的不利影響.三用斷裂力學方法評定結構平安性.19 .疲勞斷裂和脆性斷裂的異同答：相同點：疲勞斷裂和脆性斷裂時的變形都很小.不同點：1載荷加載次數不同,疲勞脆斷需要屢次加載,而脆性斷裂一般不需屢次加載；2發(fā)生時間長短不同：脆斷是瞬時的,而疲勞裂紋的擴展是緩慢的,有時需要長達數年時間.3脆性斷裂時溫度的影響極其重要,隨著溫度的降低,脆斷的危險迅速上升,但疲斷裂度卻不這樣；4疲勞斷裂和脆性斷裂有不同的斷口特征.20

20、.疲勞斷口的宏觀微觀形貌答：疲勞斷口的宏觀形貌是有從斷裂開始點向四周射出類似貝殼紋的疲勞裂紋,對于塑形材料,斷口呈纖維狀,灰暗色,對于脆性材料那么是結晶狀；微觀斷口每一次應力循環(huán)都有疲勞輝紋產生.21 .影響焊接結構疲勞強度的主要因素答：1應力集中的影響；2近縫區(qū)金屬性能變化的影響；3剩余應力的影響；4缺陷的影響.22 .提升焊接接頭疲勞強度的舉措答：一降低應力集中：1采用合理的結構形式,減少應力集中,以提升疲勞強度；2盡量采用應力集中系數小的焊接接頭形式；3當采用角焊縫時須采取綜合舉措來提升接頭的疲勞強度；4通過開緩和槽使力線繞開焊縫的應力集中處來提升接頭的疲勞強度；5用外表機械加工的方法,

21、消除焊縫及其附近的各種刻槽,降低構件中的應力集中程度,提升接頭疲勞強度；6采用電弧TIG或等離子束整形的方法代替機械加工使焊縫與根本金屬之間平滑過渡；二調整剩余應力場：1整體退火處理；2局部加熱或擠壓處理；3預先超載法；三改善材料的外表性能,如噴丸處理,擠壓或捶打焊縫及過渡區(qū)；四特殊保護舉措,如在焊縫缺口外表涂敷.23.厚壁和薄壁容器易出現(xiàn)的缺陷和預防舉措答：厚壁容器：脆性斷裂；舉措：一正確選用材料： 在結構工作條件下,焊縫,熱影響區(qū),熔合線的最脆部位應有足夠的抗開裂性能； 隨著鋼材強度的提升,斷裂韌度和工藝性一般都有所下降,因此,不宜采用比實際需要強度高的材料,特別不應該單純追求強度指標,而

22、無視其他性能.二采用合理的焊接結構設計： 盡量減少結構或焊接接頭部位的應力集中； 盡量減小結構剛度,降低用力集中和附加應力的影響； 不宜用過厚的截面； 重視附件或不受力焊縫的設計； 減小和消除焊接剩余拉伸應力的不利影響.三用斷裂力學方法評定結構平安性.薄壁容器：波浪變形；舉措：減小焊接線能量；采用剛性固定法； -焊接熱循環(huán)一一在焊接過程中,工件上的溫度隨著瞬時熱源或移動熱源的作用而發(fā)生變化,溫度隨時間由低而高,到達最大值后,又由高而低的變化稱為焊接熱循環(huán).4、七類焊接參與變形的分類及產生的原因 、縱向收縮變形：由沿焊縫長度方向的壓縮塑性變形產生；2橫向收縮變形：由沿板寬方向的壓縮塑性變形產生；

23、3撓曲變形：長生原因是焊縫位置不對稱,有縱向或橫向收縮變形；4角變形：由于橫向收縮沿板厚的不均勻產生；5波浪變形：由于壓應力作用下失穩(wěn)產生；6錯邊變形：由于兩邊木材的線膨脹系數不同,熱輸入不對稱產生；7螺旋形變形：產生原因是角變形沿長度上的分布不均勻和工件的縱向錯邊.5、預防焊接剩余變形的舉措 一設計舉措：1合理選擇焊縫尺寸和形狀.在保證結構承載水平的前提下,應遵循的原那么是：盡可能使焊縫的長度最短；盡可能使板厚??；盡可能使焊腳尺寸??；斷續(xù)焊縫和連續(xù)焊縫相比,優(yōu)先采用斷續(xù)焊縫；角焊縫與對接焊縫相比,優(yōu)先采用角焊縫以及復雜結構最好采用分步組合焊縫；2盡量減少不必要的焊縫,預防焊縫的密集及交叉.；3合理安排焊縫位置,盡量對稱與中性軸以預防撓曲變形.二工藝舉措：1反變形法2剛性固定法3合理選擇焊接方法和焊接參數4選擇合理的裝配焊接次序.6、焊后糾正焊接剩余變形的舉措 1機械矯正法：壓力機校正、錘擊法、逐點擠壓法、碾壓法、機械拉伸消除內應力法、震動時效法等.2火焰加熱矯正法：整體高溫回火、局部高溫回火、火焰局部加熱、溫差拉伸法等.7、調節(jié)內應力的舉措 一采用合理的焊接順序及方向.先焊受力大