焊接結(jié)構(gòu)學(xué)(完整版)

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焊接結(jié)構(gòu)學(xué)焊接結(jié)構(gòu)學(xué)（完整版）(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實(shí)際需要修改使用,可編輯歡迎下載）1.什么是焊接結(jié)構(gòu)?它有何優(yōu)缺點(diǎn)?答：全焊結(jié)構(gòu)，鉚焊接構(gòu)，栓焊結(jié)構(gòu)3種結(jié)構(gòu)的總稱就叫焊接結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1、連接效率高2、水密性和氣密性好3、重量輕4、成本低、制造周期短5、厚度不受限制缺點(diǎn)：5.焊接接頭缺陷難以避免,具有隱蔽性。2.何謂內(nèi)應(yīng)力？?jī)?nèi)應(yīng)力有何性質(zhì)及推論？答：在沒有外載荷作用時(shí)，平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力叫內(nèi)應(yīng)力。性質(zhì)：自身平衡，不穩(wěn)定性推論：內(nèi)應(yīng)力的波形圖至少應(yīng)該是三波形的，因?yàn)閱尾ㄐ危瑑刹ㄐ味疾荒軡M足合力為零，合力矩為零。3.內(nèi)應(yīng)力的分類？熱應(yīng)力和組織應(yīng)力概念。答：按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因來分：有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。焊接應(yīng)力的平衡范圍較大，屬于宏觀內(nèi)應(yīng)力。熱應(yīng)力：也叫溫度應(yīng)力，是由于構(gòu)件受熱不均勻而引起的應(yīng)力。組織應(yīng)力：金屬冷卻時(shí)，在剛性恢復(fù)溫度之下產(chǎn)生相變導(dǎo)致體積變化而引起的應(yīng)力叫組織應(yīng)力。（對(duì)于低碳鋼，剛性恢復(fù)溫度是600度，而它的奧氏體轉(zhuǎn)變溫度是600~700度之間，600度以下沒有相變發(fā)生，所以低碳鋼不存在組織應(yīng)力）按內(nèi)應(yīng)力平衡的范圍分第一，二，三類內(nèi)應(yīng)力。按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的時(shí)間來分：有瞬時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力4.焊接的殘余應(yīng)力分為哪幾類？答：縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力、厚度方向上的殘余應(yīng)力、拘束狀態(tài)下焊接的內(nèi)應(yīng)力、封閉焊縫引起的內(nèi)應(yīng)力、相變應(yīng)力。5焊接殘余變形有哪幾種？答：縱向收縮變形、橫向收縮變形、撓曲變形、角變形、波浪變形、錯(cuò)邊變形、螺旋形變形（其中前兩者為平面內(nèi)的變形，后五者為平面外的變形）6.何謂自由變形、外觀變形、內(nèi)部變形？搞懂他們的相互關(guān)系。利用三等份板條中間板均勻加熱的模型理解焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因？答：1.自由應(yīng)變?chǔ)臫：當(dāng)某一金屬物體的溫度有了改變，或發(fā)生了相變，它的尺寸和形狀就要發(fā)生變化，如果這種變化沒有受到外界的任何阻礙而自由地進(jìn)行，這種變形稱之為自由變形。如果增加一個(gè)一個(gè)約束條件，自由應(yīng)變?chǔ)臫就不能完全表現(xiàn)出來，表現(xiàn)出來的部分為外觀應(yīng)變?chǔ)舉，而未表現(xiàn)出來的部分就叫內(nèi)部應(yīng)變?chǔ)?。（彈性?nèi)部應(yīng)變?chǔ)襍和塑性內(nèi)部應(yīng)變?chǔ)舙）在溫度恢復(fù)到T0之后，塑性內(nèi)部應(yīng)變將保留下來，這樣原桿件將縮短εp。三等分板條的力學(xué)模型:如果中間部分的溫度上升小，出現(xiàn)的不可見變形處于彈性范圍內(nèi)，當(dāng)溫度恢復(fù)到原始狀態(tài)，則剛才出現(xiàn)的應(yīng)力和變形都會(huì)消失,不會(huì)有殘余應(yīng)力和變形出現(xiàn).如果中間部分的溫度上升大，溫度恢復(fù)后，中間部分受拉應(yīng)力而兩側(cè)部分則受壓應(yīng)力。7.如何調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力？消除焊接殘余應(yīng)力的方法有那些？調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力：1、采取合理的焊接順序和方向（1）盡量使焊縫能自由收縮，先焊收縮量大的焊縫。（2）先焊工作時(shí)受力大的焊縫。（3）拼板時(shí)應(yīng)先焊錯(cuò)開的短焊縫，再焊直通的長(zhǎng)焊縫。2、反變形3、錘擊或碾壓焊道4、加熱減應(yīng)法：消除殘余應(yīng)力的方法1、整體高溫回火將整個(gè)焊接件加熱到一定的溫度（600～650℃），保溫一段時(shí)間再冷卻。消除應(yīng)力的效果主要取決于加熱溫度和保溫時(shí)間，回火溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，應(yīng)力也就消除的越徹底。2、局部高溫回火對(duì)整體回火有困難的大型結(jié)構(gòu)，處理的方法是把焊縫周圍的一個(gè)局部區(qū)域加熱，其效果雖然不如整體處理，只能降低應(yīng)力峰值，調(diào)整殘余應(yīng)力的分布，不能完全消除殘余應(yīng)力，有時(shí)還會(huì)由于部分加熱產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，所以處理的對(duì)象只限于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但局部高溫處理可以改善接頭的機(jī)械性能。3、機(jī)械拉伸法前面在內(nèi)應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性的影響中已經(jīng)討論了加卸載循環(huán)在降低和消除殘余應(yīng)力方面的作用和原理，這里就不多談了。4、溫差拉伸法本法的具體做法是：在焊縫兩側(cè)各用一個(gè)適當(dāng)寬度的氧—乙炔焰矩加熱，造成一個(gè)焊縫兩側(cè)溫度高，焊縫區(qū)溫度低的溫度場(chǎng)，兩側(cè)金屬受熱膨脹對(duì)低溫區(qū)域進(jìn)行拉伸，抵消焊接時(shí)所產(chǎn)生的壓縮塑性變形，從而降低應(yīng)力。該法的原理與機(jī)械拉伸法相同，所不同的只是機(jī)械拉伸法用的是外載荷來進(jìn)行拉伸，而本法是利用局部加熱的溫差來拉伸。振動(dòng)法8.各種焊接變形（收縮變形，彎曲變形，角變形、波浪變形、焊接錯(cuò)邊、扭曲變形）的產(chǎn)生原因，影響因素和控制措施。答：①縱向收縮變形：不均勻加熱→壓縮塑性變形→相當(dāng)于力Ｐ→縮短→力Ｐ偏離構(gòu)件中心→彎曲影響縱向變形的因素（6點(diǎn)）：多層焊的焊接縱向變形比單層焊小,間斷焊的縱向收縮變形比連續(xù)焊小(與線能量有關(guān));構(gòu)件中心與焊縫中心距離大的，彎曲變形也大，因?yàn)榫嚯x大，促使焊件變形的力的力矩也越大。②橫向收縮變形:1.堆焊原因：加熱不同時(shí)→前后各點(diǎn)溫度不同→膨脹受阻→壓縮塑變→橫向收縮影響因素：線能量q，板厚δ：板厚增加，使得板的剛度增加抵抗變形的能力增加。橫向變形沿焊縫長(zhǎng)度上的分布是不均勻的，沿著焊接方向從小到大逐漸增長(zhǎng)，到一定長(zhǎng)度后趨于穩(wěn)定，因?yàn)橄群傅暮缚p的橫向收縮對(duì)后焊的焊縫產(chǎn)生一個(gè)擠壓作用，使后者產(chǎn)生一個(gè)更大的橫向壓縮變形。2.對(duì)接接頭：一方面：有間隙時(shí)：熱膨脹↑→間隙↓→橫向收縮↑無間隙時(shí)：熱膨脹↑→擠壓使厚度↑（冷卻后向外側(cè)膨脹的部分恢復(fù)，厚度方向的變形不可恢復(fù)）→橫向收縮↑另一方面：焊縫的縱向收縮影響橫向變形，縱向變形→間隙↑→橫向收縮↓影響因素：坡口角度↑、間隙↑→橫向收縮↑，焊縫金屬量↑—→橫向收縮↑，線能量↑—→橫向收縮↑③角變形原因：橫向收縮變形在厚度方向上的不均勻分布，正面的橫向收縮大，背面的橫向收縮小。影響因素：堆焊角變形隨線能量qn變化的關(guān)系是隨線能量qn的上升，角變形由小到大，達(dá)到峰值后又下降。角變形隨板厚δ的變化也如此。對(duì)接接頭影響角變形的主要因素是坡口角度、焊接層數(shù)以及焊縫截面形狀。坡口角度α↑—→上下收縮差↑—→角變形↑，對(duì)于同樣的坡口形式多層焊比單層焊角變形大，焊接層數(shù)越多，角變形越大。用對(duì)稱坡口如：X型坡口、雙U型坡口取代型坡口有利于減少角變。④波浪變形：板架結(jié)構(gòu)焊后是否失穩(wěn)的判據(jù)為：（焊接殘余壓應(yīng)力）σw≥σcr（薄板的抗失穩(wěn)臨界壓應(yīng)力）降低焊接殘余壓應(yīng)力σw的方法：采用小的焊接線能量，采用間斷焊，采用能量密度高的焊接方法。增大薄板的抗失穩(wěn)臨界壓應(yīng)力σcr的方法：增加板厚，增加骨架，減小骨架間距，但這些效果都不好，所以對(duì)薄板框架結(jié)構(gòu)很難做到焊后不失穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)尋找一種新型來取代薄板框架結(jié)構(gòu)，這就是新型的壓筋結(jié)構(gòu)。⑤焊接錯(cuò)邊：分為厚度上的錯(cuò)邊和縱向錯(cuò)邊原因：裝配不善，對(duì)接邊的熱不平衡，剛度不等。焊接錯(cuò)邊在長(zhǎng)焊縫上有逐步積累作用，所以一般不宜用直通焊焊長(zhǎng)焊縫，可采用跳焊、分段退焊；對(duì)于環(huán)形焊縫應(yīng)當(dāng)對(duì)稱施焊，跳焊,而不是順著一個(gè)方向焊,以防錯(cuò)邊積累。⑥螺旋形變形（扭曲變形）原因：角變形沿焊縫長(zhǎng)度方向分布不均勻以及工件的縱向錯(cuò)邊。措施：改變焊接順序和方向。將倆條相鄰的焊縫同時(shí)同方向焊接。9.預(yù)防焊接變形的設(shè)計(jì)措施，工藝措施各有那些？答：設(shè)計(jì)措施：（1）合理地選擇焊縫尺寸和形式：在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用小的焊縫尺寸（2）盡可能減少不必要的焊縫（3）合理地安排焊縫的位置：焊縫應(yīng)盡可能安排在接近結(jié)構(gòu)中和軸的地方，并盡可能對(duì)稱于截面中和軸。工藝措施：（1）嚴(yán)格對(duì)加工裝配工序的要求（2）預(yù)留收縮余量（3）反變形法，事先估計(jì)好結(jié)構(gòu)變形的大小和方向然后在裝配時(shí)給一個(gè)相反方向的變形與焊接變形相抵消。（4）剛性固定法用來防止角變形和波浪變形效果比較好。（5）合理地選擇焊接方法和規(guī)范，選用能量密度高的焊接方法可以有效的防止焊接變形，CO2焊就比手弧焊變形小，氣焊變形最大，真空電子束焊和激光焊能量密度最大焊縫很窄變形極小。例：如圖：對(duì)于這樣一個(gè)不對(duì)稱的工字型結(jié)構(gòu),如果用相同的焊接規(guī)范進(jìn)行焊接，則焊縫1、2造成的彎曲將大于3、4，如果把1、2焊縫適當(dāng)分層焊接，每層用小線能量,則有可能使上下繞曲變形相互抵消.(6)合理地選擇裝配焊接順序10、焊接殘余應(yīng)力與變形的調(diào)整與控制有哪些措施？答：（1）調(diào)控焊接應(yīng)力與變形的焊前措施：合理地選擇焊縫的形狀和尺寸其應(yīng)遵循的原則是：①盡可能使焊縫長(zhǎng)度最短；②盡可能使板厚??；③盡可能使焊腳尺寸小；④斷續(xù)焊縫和連續(xù)焊縫相比，優(yōu)先選擇斷續(xù)焊縫；⑤角焊縫與對(duì)接焊縫相比，優(yōu)先選擇對(duì)接焊縫。盡量避免焊縫的密集與交叉合理地選擇肋板的形狀并適當(dāng)?shù)匕才爬甙宓奈恢茫梢詼p少焊縫，提高肋板加固的效果采用壓形板來提高平板的剛性和穩(wěn)定性，也可以減少焊接量和減少變形。聯(lián)系焊縫可采用斷續(xù)焊縫的形式以降低熱輸入總量，并且盡量把工作焊縫變?yōu)槁?lián)系焊縫預(yù)變形法或反變形法也是要優(yōu)先考慮的重要措施之一（2）焊后調(diào)控焊接殘余應(yīng)力與變形的措施：1）機(jī)械方法；2）加熱方法。（3）隨焊調(diào)控焊接應(yīng)力與變形的措施：1）剛性固定法；2）減小焊縫的熱輸入3）合理安排裝配焊接的順序4）預(yù)拉伸法5）焊時(shí)溫差拉伸法6）隨焊激冷法7）隨焊碾壓法8）隨焊錘擊法9）隨焊沖擊碾壓法11.例：工字梁的對(duì)接：1、2兩縫對(duì)結(jié)構(gòu)來說是橫向焊縫，它的橫向收縮要比3縫的縱向收縮大，所以應(yīng)先焊收縮量大的1、2縫。又面板上的1縫工作時(shí)受力較大，根據(jù)原則（2）應(yīng)先焊1縫，這樣在焊后面的2、3縫時(shí)它們的收縮能使1縫預(yù)先承受壓應(yīng)力，提高了結(jié)構(gòu)的承載能力12.能分析不同的裝配焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?。例：方案一先組合槽鋼(A)和若干隔板(B)，即先焊3縫，出現(xiàn)上繞f3：再組合（A+B）和C，先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1；再焊2縫，出現(xiàn)上繞f2；總變形：f1+f2+f3方案二先組合A、C，即先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1，不變；再組合（A+C）和B，先焊2縫，出現(xiàn)上繞f2，不變；再焊3縫，出現(xiàn)下繞f3；由于此時(shí)的中和軸與A、B組合時(shí)相比下移了，所以3縫的中心可能變到中和軸的上方，f3將成為下繞度。總變形：f1+f2－f3方案三先組合B、C，即先焊2縫，繞度f2=0；此時(shí)焊縫中心和B、C的中性軸幾乎重合，所以產(chǎn)生的繞度很小，幾乎為0。再組合（B+C）和A，先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1；再焊3縫，出現(xiàn)下繞f3；總變形：f1－f3最小。13.影響焊接接頭性能的主要因素?焊縫金屬（缺陷）:咬邊、裂紋、未焊透、氣孔、夾渣熱影響區(qū):裂紋、脆化14、什么是焊接接頭？答：熔焊焊接接頭是在高溫移動(dòng)熱源局部加熱、快速冷卻條件下形成的，接頭一般可分焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材四個(gè)組成部分。調(diào)制鋼、低碳鋼的熱影響區(qū)的組成？——1）調(diào)制鋼熱影響區(qū)由過熱粗晶區(qū)、淬火區(qū)、不完全相變區(qū)組成；2）低碳鋼的熱影響區(qū)由過熱粗晶區(qū)、完全正火區(qū)（細(xì)晶區(qū)）、不完全正火區(qū)組成。15、坡口形式有哪幾種？選擇坡口形式時(shí)通常要考慮哪幾個(gè)方面？答：坡口形式有：卷邊、平對(duì)、V形、U形、X形、K形等。選擇坡口形式時(shí)通常要考慮：1）可焊到性或便于施焊；2）降低焊接材料的消耗量；3）坡口易加工；4）減小或控制焊接變形。16、最理想的坡口形式時(shí)什么？為什么？答：最理想的坡口形式是U形坡口；因?yàn)橥群穸认耈形坡口需要的填充金屬量少，節(jié)省母材和焊材，并且在同種焊接方法的情況下，其熱輸入量最小。17、接頭形式有哪幾種？最理想的接頭形式是什么？為什么？答：接頭形式有對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭、“丁”“十”字接頭。其中，最理想的接頭形式是對(duì)接接頭。因?yàn)椋?）對(duì)接接頭的焊后殘余應(yīng)力較?。?）對(duì)接接頭的焊接變形量較?。?）對(duì)接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)較??；4）在工作過程中對(duì)接接頭所受的應(yīng)力狀態(tài)較好。18．能分析不同的裝配焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?。?方案一、a）先組合A、B，即先焊3縫，出現(xiàn)上繞f3；b）再組合（A+B）和C，先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1；再焊2縫，出現(xiàn)上繞f2；總變形：f1+f2+f3 方案二、a）先組合A、C，即先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1，不變；b）再組合（A+C）和B，先焊2縫，出現(xiàn)上繞f2，不變：再焊3縫，出現(xiàn)下繞f3；由于此時(shí)的中和軸與A、B組合時(shí)相比下移了，所以3縫的中心可能變到中和軸的上方，f3將成為下繞度?？傋冃危篺1+f2－f3 方案三、a）先組合B、C，即先焊2縫，繞度f2=0； 此時(shí)焊縫中心和B、C的中性軸幾乎重合，所以產(chǎn)生的繞度很小，幾乎為0。b）再組合（B+C）和A，先焊1縫，出現(xiàn)上繞f1；再焊3縫，出現(xiàn)下繞f3；總變形：f1－f3最小19．用機(jī)械和火焰矯正焊接變形的原理各是什么？答：機(jī)械矯正法是利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形相反的變形，使兩者抵消。火焰矯正法是利用火焰局部加熱時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性變形使較長(zhǎng)部位的金屬縮短來達(dá)到矯正變形的目的。20．縱向焊接殘余應(yīng)力的分布特點(diǎn)及數(shù)值大小。答：分布特點(diǎn)：在試件中部穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，焊縫附近焊接殘余應(yīng)力是拉應(yīng)力，而且拉應(yīng)力的值往往達(dá)到屈服極限。在焊縫塑性區(qū)以外，焊接殘余應(yīng)力是壓應(yīng)力，其值與拉應(yīng)力相平衡。數(shù)值大?。涸诎宓膬啥擞捎诰惺鴹l件的改變，縱向應(yīng)力不同于中部穩(wěn)定區(qū)，而是比中部低，越接近端面越低，到端面處等于零，板條較短時(shí)就不存在中部穩(wěn)定區(qū)，焊縫上的бx可能小于бs。21．橫向焊接殘余應(yīng)力的分布特點(diǎn)及與施焊方式的關(guān)系。答：橫向應(yīng)力бy是垂直于焊縫方向的焊接應(yīng)力，可分為兩個(gè)組成部分：（1）是由于焊縫及其附近的塑性變形區(qū)的縱向收縮引起的，用бy′表示。（2）是由焊縫及其附近的塑性變形區(qū)橫向收縮的不同時(shí)性引起的，用бy″表示。由于бy″與施焊的先后次序、方向、分段方法有關(guān)，所以對(duì)焊道施焊的方法不同，бy″的分布也不同，如：直通焊、由中間向兩端焊、分段退焊等。雖然焊接的方向不同，бy″的分布不同，但只要掌握一點(diǎn)，就是焊接收尾的地方бy″一定是拉應(yīng)力。橫向應(yīng)力的兩個(gè)組成部分бy′和бy″是同時(shí)存在的，最終的橫向應(yīng)力是它們兩者的合成，即：бy″=бy′+бy″。22．殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)械加工精度的影響，對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響？答：（1）、對(duì)機(jī)械加工精度的影響。經(jīng)過焊接工藝制造的零部件如果要進(jìn)行機(jī)械加工的話，那么焊接過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)械加工精度會(huì)產(chǎn)生很大的影響，這是因?yàn)闄C(jī)械切削加工把一部分材料從工件上切去的同時(shí)，把原先在那里的焊接殘余應(yīng)力也一起去掉了，從而破壞了工件中原來的內(nèi)應(yīng)力的平衡，在這個(gè)不平衡的內(nèi)應(yīng)力的破壞下，工件將出現(xiàn)變形在變形的同時(shí)，使內(nèi)應(yīng)力達(dá)到新的平衡。（2）對(duì)壓桿件穩(wěn)定性的影響。由材料力學(xué)基本理論可知，壓桿失穩(wěn)的臨界應(yīng)力бcr與長(zhǎng)細(xì)比λ成反比。對(duì)于受壓的焊接桿件來說，殘余應(yīng)力中的壓應(yīng)力區(qū)受壓載荷后，很快屈服，這就減少了承受壓力的有效截面，增大了長(zhǎng)細(xì)比，從而使бcr下降，這就降低了桿件的抗失穩(wěn)能力，可見影響壓桿穩(wěn)定的主要是殘余應(yīng)力中的壓應(yīng)力區(qū)。23．殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性的影響。答：焊接殘余應(yīng)力對(duì)塑性材料的靜載強(qiáng)度沒有影響，而對(duì)尺寸穩(wěn)定性卻有很大影響。對(duì)脆性材料，焊接殘余應(yīng)力降低其靜載強(qiáng)度。24．在焊后的加卸載過程中，焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變的變化。答：首先焊后焊接殘余應(yīng)力的的分布如下：拉應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力大小為：壓應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力大小為：（1）加載P現(xiàn)在我們來看看殘余應(yīng)力與P產(chǎn)生的應(yīng)力疊加以后構(gòu)件各區(qū)域的實(shí)際應(yīng)力又是怎樣的呢？拉應(yīng)力區(qū)：壓應(yīng)力區(qū)：加載P所產(chǎn)生的拉應(yīng)變：（2）卸載－P把卸載過程看著施加一個(gè)負(fù)的P載荷，由于卸載過程中構(gòu)件的整個(gè)截面都參加工作，所以－P在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的名義應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)力是一致的，都是－βσs－βσs與構(gòu)件內(nèi)各區(qū)的原有應(yīng)力疊加，結(jié)果是：拉應(yīng)力區(qū)：壓應(yīng)力區(qū)：卸載所產(chǎn)生的應(yīng)變：25. 二次變形及其原理卸載后構(gòu)件的尺寸沒有恢復(fù)到加載前，而是產(chǎn)生了新的變形,我們把這個(gè)變形叫二次變形。原理：加載時(shí)的應(yīng)變?chǔ)泞衽c卸載時(shí)的應(yīng)變?chǔ)泞蚴遣幌嗟鹊?，它們的差值?6.什么叫加熱減應(yīng)法？它有何作用？在結(jié)構(gòu)的某些部位加熱，使它產(chǎn)生的熱膨脹帶動(dòng)焊接部位，產(chǎn)生一個(gè)與焊縫收縮方向相反的變形，在冷卻時(shí)加熱區(qū)的收縮和焊縫的收縮方向相同，使焊縫能自由的收縮，從而降低內(nèi)應(yīng)力。27.焊接殘余應(yīng)力的測(cè)定方法有那些？1、全破壞法（1）切條法（2）逐層銑削法2、微破壞法（1）小孔法（2）套孔法3、非破壞法（1）磁測(cè)法（2）X射線衍射法28.各種接頭的型式及特點(diǎn)。那種接頭的受力是最好的？那種接頭的裝配要求最簡(jiǎn)單？①.對(duì)接接頭特點(diǎn)：受力好，裝配要求高。對(duì)接接頭截面變化平緩，應(yīng)力集中小，受力狀態(tài)是各種接頭中最好的。但是它的裝配要求較高，如果兩邊母材上下錯(cuò)動(dòng)，或間隙過大、過小都不行。②.搭接接頭特點(diǎn)：受力差，裝配要求簡(jiǎn)單。搭接接頭的特點(diǎn)剛好和對(duì)接接頭相反，應(yīng)力分布很不均勻，疲勞強(qiáng)度低，但是它們的焊前準(zhǔn)備工作及裝配要求卻很簡(jiǎn)單。③.十字接頭（丁字接頭）特點(diǎn)：丁字（十字）接頭的焊縫向母材過渡較劇烈，力線彎曲嚴(yán)重，應(yīng)力分布極不均勻，在焊縫跟部和趾部有較大的應(yīng)力集中④.角接接頭對(duì)接接頭受力最好；搭接接頭裝配要求簡(jiǎn)單29.何為應(yīng)力集中？它產(chǎn)生的原因有那些？對(duì)接頭靜載強(qiáng)度有無影響？為什么？應(yīng)力集中指接頭局部區(qū)域的最大應(yīng)力值比平均應(yīng)力值高的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因:①焊縫中有工藝缺陷；②焊縫外形不合理；③焊接接頭設(shè)計(jì)不合理。應(yīng)力集中的存在表明焊接接頭應(yīng)力分布不均勻，使靜載e強(qiáng)度降低30.對(duì)接、搭接、丁字（十字）接頭降低應(yīng)力集中的措施是什么？①對(duì)接接頭：在實(shí)際生產(chǎn)中只要我們保證焊縫熔透；減小加厚高，使焊縫向母材過渡平順；提高裝配質(zhì)量，減小焊接錯(cuò)邊；選用合適的焊接規(guī)范和坡口形式，減小角變形就可以有效的控制對(duì)接接頭造成的應(yīng)力集中。②搭接接頭：設(shè)計(jì)搭接接頭時(shí)，采用聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，不但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長(zhǎng)度。③丁字接頭：對(duì)重要的丁字接頭必須開坡口焊透或采用深熔焊接方法進(jìn)行焊接。對(duì)接、搭接、丁字（十字）接頭降低應(yīng)力集中的措施是什么？答：對(duì)接接頭：焊縫輪廓：焊趾和焊跟向母材過渡越平滑應(yīng)力集中越??；其次是焊縫加厚越大應(yīng)力集中越大。焊接錯(cuò)邊：錯(cuò)邊量越大應(yīng)力集中越大。接頭的角變形：角變形越大應(yīng)力集中越大。搭接接頭：在只用側(cè)面角焊縫焊成的搭接接頭中，不但沿焊縫長(zhǎng)度上應(yīng)力分布是不均勻的，而且在母材斷面上應(yīng)力分布也是不均勻的，為了改善斷面上的應(yīng)力分布，常增添一條正面角焊縫，形成了聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，采用聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，不但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長(zhǎng)度。十字接頭：開坡口焊透或采用深熔焊接方法進(jìn)行焊接。31.鉚焊聯(lián)合接頭和鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)有什么不同？它們各自在結(jié)構(gòu)中的作用是什么？答：既有焊接接頭，又有鉚接接頭的結(jié)構(gòu)稱為鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)；在同一個(gè)接頭上既有鉚釘又有焊縫，這樣的接頭叫鉚焊聯(lián)合接頭。鉚焊聯(lián)合接頭是一種不合理的接頭形式，一般在需要對(duì)過去已有的鉚接接頭進(jìn)行加固時(shí)采用。之所以采用鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)是因?yàn)殂T接也有焊接不能代替的特點(diǎn)：1）鉚接接頭比焊接接頭剛度小，有較大的退讓性。2）鉚接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)比某些焊接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)小，對(duì)疲勞強(qiáng)度有利。3）鉚接接頭在結(jié)構(gòu)中形成的內(nèi)應(yīng)力比焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力低。4）鉚接結(jié)構(gòu)有較高的止裂性5）鉚接還可以減少工地條件下的焊接，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。32.何謂應(yīng)變時(shí)效？何謂動(dòng)應(yīng)變時(shí)效（熱應(yīng)變脆化）？它們的差別是什么？答：鋼材經(jīng)冷加工（如剪切、冷作矯形、彎曲）產(chǎn)生塑性變形，隨后又經(jīng)過150—400℃加熱引起脆化，這一過程叫應(yīng)變時(shí)效；近縫區(qū)金屬受焊接熱循環(huán)作用，在某些刻槽尖端附近，及前道焊縫的缺陷附近，將產(chǎn)生很大的塑性變形，這一由熱循環(huán)引起的塑變將引起更大的脆化，這一過程叫動(dòng)應(yīng)變時(shí)效，也叫熱應(yīng)變脆化。先產(chǎn)生塑變，后進(jìn)行加熱的叫應(yīng)變時(shí)效；塑變和加熱同時(shí)進(jìn)行的叫動(dòng)應(yīng)變時(shí)效，也叫熱應(yīng)變脆化。何謂應(yīng)變時(shí)效？何謂動(dòng)應(yīng)變時(shí)效（熱應(yīng)變脆化）？它們的差別是什么？答：塑性變形（剪切、冷作矯形）—→加熱（150~400℃）—→脆化—→叫應(yīng)變時(shí)效。加熱和塑變同時(shí)——→脆化——→叫動(dòng)應(yīng)變時(shí)效（熱應(yīng)變脆化）。差別在于前者塑變和加熱不是同時(shí)進(jìn)行的，而后者卻是同時(shí)的。33.何謂高組配接頭？何謂低組配接頭？高組配接頭：（焊縫金屬?gòu)?qiáng)度大于母材強(qiáng)度）低組配接頭：（焊縫金屬?gòu)?qiáng)度低于母材強(qiáng)度也叫軟層接頭）34.控制相對(duì)寬度提高軟層接頭強(qiáng)度的原理是什么？軟層接頭的焊縫金屬受的是三向應(yīng)力，而三向應(yīng)力狀態(tài)總是使材料變形困難，強(qiáng)度增加，焊縫寬度越小徑向拉應(yīng)力就越大，三向應(yīng)力狀態(tài)就越嚴(yán)重，強(qiáng)度提高的就越大，所以減少焊縫相對(duì)厚度提高接頭強(qiáng)度的原因就是：高強(qiáng)的母材阻礙焊縫金屬的變形，使之受三向應(yīng)力狀態(tài)而強(qiáng)化。焊接接頭設(shè)計(jì)的強(qiáng)度原則是什么？答；接頭和母材等強(qiáng)的原則36.舉例說明什么是工作焊縫，什么是聯(lián)系焊縫？答：聯(lián)系焊縫：只傳遞部分載荷，使被聯(lián)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形的焊縫。工作焊縫：傳遞全部載荷，一旦斷裂，結(jié)構(gòu)立即失效的焊縫。（一種焊縫與被連接的元件是串聯(lián)的，承擔(dān)著傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結(jié)構(gòu)就立即失效，這種焊縫稱為工作焊縫，其應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。另一種焊縫與被連接的元件是并聯(lián)的，僅傳遞很小的載荷，主要起元件之間相互聯(lián)系的作用，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會(huì)立即失效，這種焊縫稱為聯(lián)系焊縫，其應(yīng)力稱為聯(lián)系應(yīng)力。）37.什么是脆性斷裂？它有何特點(diǎn)？答：斷裂前沒有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展的斷裂形式稱為脆性斷裂特點(diǎn)：（1）斷裂時(shí)工作應(yīng)力很低，一般低于材料的屈服極限。（2）脆斷的裂紋源總是從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始的。（3）溫度降低脆斷傾向增加。（4）脆性斷口平齊而光亮且與正應(yīng)力垂直38.試述延性斷裂和解理斷裂是如何發(fā)生的，斷口形貌有何特點(diǎn)？延性斷裂在斷裂前有較大的塑性變形；脆性斷裂在斷裂前沒有或這有少量的塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展。延性斷裂的斷口一般呈纖維狀，色澤灰暗，邊緣有剪切唇，斷口附近有宏觀的塑性變形；微觀特征形態(tài)是韌窩，韌窩的實(shí)質(zhì)是材料微區(qū)塑形變形形成空洞聚集和長(zhǎng)大，導(dǎo)致材料斷裂所留下的圓形或橢圓形凹坑。解理斷裂的宏觀斷口平整，一般與主應(yīng)力垂直，沒有可以覺察到的塑性變形，斷口有金屬光澤；微觀特征形態(tài)常出現(xiàn)河流花樣、舌狀花樣、扇形花樣等39.應(yīng)力狀態(tài)、溫度、加載速度對(duì)脆性斷裂影響的分析答①應(yīng)力狀態(tài)：可見同一構(gòu)件、同樣大小的載荷用不同的方式加載,它產(chǎn)生的最大正應(yīng)力σmax和最大剪應(yīng)力τmax的數(shù)值及比值τmax/σmax是不同的,這些差別對(duì)材料的脆斷是有影響的,這個(gè)就是看載荷造成的最大正應(yīng)力σmax和最大剪應(yīng)力τmax中是σmax先達(dá)到正斷抗力Sot,還是τmax先達(dá)到剪斷抗力tk,前者產(chǎn)生脆斷，后者產(chǎn)生韌斷.②溫度：溫度主要影響材料本身的正斷抗力Sot、剪斷抗力tk和剪切屈服限tT值，隨著溫度的上升Sot基本不變，而tT卻很快下降，這一結(jié)果就相當(dāng)于改變了力學(xué)狀態(tài)圖的形狀，使圖形變矮了，使得原本可以先和Sot相交的應(yīng)力狀態(tài)變得先與tk相交了，使材料由原來的脆性斷裂變?yōu)檠有詳嗔?。T↑→tT↓Sot不變→脆性↓③加載速度：加載速度主要影響材料的剪切屈服限tT值，隨著加載速度的提高，剪切屈服限tT提高而正斷抗力Sot基本不變，這就使得力學(xué)狀態(tài)圖變高了，使得本來先與tT相交的應(yīng)力狀態(tài)變得先與Sot相交了，材料將由韌性斷裂變?yōu)榇嘈詳嗔选＜虞d速度↑→tT↑Sot不變→脆性↑40、材料發(fā)生脆性斷裂時(shí)有什么特點(diǎn)？答：1）脆性斷裂一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒有顯著地塑性變形的情況下發(fā)生，不易事先發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，因此往往造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)的巨大損失，所以通常稱這類破壞為低應(yīng)力脆性破；2）塑性材料也發(fā)生脆性破壞；3）脆性斷裂總是有構(gòu)件內(nèi)部存在宏觀尺寸（0.1mm以上）的裂紋源擴(kuò)展引起的。這種宏觀裂紋源可能是在制造過程或使用過程中產(chǎn)生的；4）裂紋源一旦超過某個(gè)臨界尺寸，裂紋將以極高的速度擴(kuò)展，并順勢(shì)擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)整體，直到斷裂，具有突然破壞的性質(zhì)；5）中、低強(qiáng)度鋼的脆性斷裂事故，一般發(fā)生在較低的溫度，而高強(qiáng)度材料沒有明顯的溫度效應(yīng)41、影響金屬脆性斷裂的主要因素有哪些？答：1）應(yīng)力狀態(tài)的影響：?jiǎn)屋S拉伸最好，雙軸拉伸次之，三軸拉伸最差；2）溫度的影響：溫度越低越易發(fā)生脆斷，溫度越高越不易發(fā)生脆斷，就材料自身而言，其脆性轉(zhuǎn)變溫度越低越好；3）加載速度的影響：加載速率越快越易發(fā)生脆斷，加載速率越慢越不易發(fā)生脆斷；4）材料狀態(tài)的影響：①厚度的影響：厚度越厚越易脆斷，厚度越薄越不易脆斷：a、后半在缺口處容易形成三軸拉應(yīng)力；b、冶金因素：生產(chǎn)薄板時(shí)壓延量大，軋制溫度較低，組織細(xì)密；相反，后半軋制次數(shù)少，終軋溫度較高，組織疏松，內(nèi)外層均勻性叫差；②晶粒度的影響：晶粒越細(xì)，其轉(zhuǎn)變溫度越低，越不易發(fā)生脆斷；③化學(xué)成分的影響：C、N、O、H、S、P增加鋼的脆性，Mn、Ni、Cr、V有助于減少鋼的脆性。42、預(yù)防結(jié)構(gòu)脆性斷裂的措施有哪些？答：1）正確選用材料：①按照缺口韌性和試驗(yàn)檢驗(yàn)材料；②用斷裂韌度評(píng)定材料。2）采用合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：①盡量減少結(jié)構(gòu)或焊接接頭部位的應(yīng)力集中；②減小結(jié)構(gòu)的剛度，降低應(yīng)力集中和附加應(yīng)力的影響；③不采用過厚的截面；④重視附件或不受力焊縫的設(shè)計(jì)；⑤減小或消除焊接殘余拉伸應(yīng)力的不利影響。3）用斷裂力學(xué)方法評(píng)定結(jié)構(gòu)安全性。43.用力學(xué)狀態(tài)圖分析為什么結(jié)構(gòu)中不允許存在三向交叉焊縫？答：?jiǎn)屋S拉伸時(shí)，τmax/σmax＝１／２，而三軸拉伸時(shí)，主應(yīng)力為σ1、σ2、σ3且σ3≠0則σmax=σ1，可見比值τmax/σmax下降了，所以脆斷的危險(xiǎn)性加大了。當(dāng)σ1=σ2=σ3時(shí)τmax/σmax=0，在力學(xué)狀態(tài)圖上為橫軸，說明材料必然是脆斷。三向交叉焊縫為三向等軸應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)中若允許存在三向交叉焊縫，結(jié)構(gòu)必然脆斷，故要避免。44.為什么在單向應(yīng)力場(chǎng)中的裂紋尖端缺口根部會(huì)產(chǎn)生三軸應(yīng)力狀態(tài)呢？在受力過程中由于應(yīng)力集中的原因，缺口根部的應(yīng)力必然很大，在它的作用下缺口根部的材料將伸長(zhǎng)，根據(jù)體積不變?cè)?，材料在某方向上的伸長(zhǎng)必然引起其他兩個(gè)方向即寬度和厚度方向上的收縮，但由于缺口平面上不承受應(yīng)力，所以沒有橫向收縮，缺口尖端以外的材料受到的應(yīng)力較小，引起的橫向收縮也較小，可見橫向收縮是不均勻的，使得缺口較大的橫向收縮受阻，結(jié)果產(chǎn)生橫向和厚度方向的拉伸應(yīng)力，這樣就在缺口根部出現(xiàn)了三向應(yīng)力。45.NDT（無延性轉(zhuǎn)變溫度），F(xiàn)TE（彈性斷裂轉(zhuǎn)變溫度），F(xiàn)TP（延性斷裂轉(zhuǎn)變溫度）的意義及相互的關(guān)系，測(cè)定方法。答：存在一個(gè)臨界溫度，低于它材料發(fā)生平裂，高于它發(fā)生凹裂，此溫度稱為無延性轉(zhuǎn)變溫度，簡(jiǎn)稱NDT存在一個(gè)臨界溫度，在這個(gè)溫度以下，裂紋能夠向低應(yīng)力區(qū)擴(kuò)展，高于這個(gè)溫度，裂紋只能在應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)范圍內(nèi)擴(kuò)展，而不向低應(yīng)力區(qū)擴(kuò)展，此溫度稱為彈性斷裂轉(zhuǎn)變溫度，簡(jiǎn)稱FTE。存在一個(gè)臨界溫度，在此溫度之上，斷裂完全是塑性撕裂的，此溫度稱為延性斷裂轉(zhuǎn)變溫度，簡(jiǎn)稱FTP。。如果找到無延性轉(zhuǎn)變溫度NDT，則FTE和FTP可按下列經(jīng)驗(yàn)公式算出：FTE=NDT+33℃（60F）FTP=FTE+33℃（60F）=NDT+66℃（120F）測(cè)定方法：爆炸膨脹試驗(yàn)、落錘試驗(yàn)46.轉(zhuǎn)變溫度的概念，沖擊試驗(yàn)中評(píng)定鋼材韌性的標(biāo)準(zhǔn)有那些？答：一般來說隨著溫度的降低材料的脆性增加，當(dāng)溫度降至某個(gè)臨界值時(shí)將出現(xiàn)延性斷裂到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變，這個(gè)溫度稱之為轉(zhuǎn)變溫度。標(biāo)準(zhǔn)：能量標(biāo)準(zhǔn)，斷口標(biāo)準(zhǔn)，延性標(biāo)準(zhǔn)47.防止斷裂引發(fā)原則(抗裂原則):要求結(jié)構(gòu)的一些薄弱環(huán)節(jié)具有一定的抗開裂性能。止裂原則:一旦裂紋產(chǎn)生，材料應(yīng)具有將其止住的能力。開裂臨界溫度Ti：在此臨界溫度之上，不可能引發(fā)脆性裂紋。止裂臨界溫度Ta：在這個(gè)臨界溫度之上脆性裂紋可以被止住或者不能擴(kuò)展。在實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中：焊接接頭用抗裂原則，母材用止裂原則。、防止結(jié)構(gòu)脆性斷裂的設(shè)計(jì)原則是什么？答：有兩種：一為防止斷裂引發(fā)原則；二為止裂原則。前者要求結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)具有一定的抗開裂性能；后者要求一旦裂紋產(chǎn)生，材料應(yīng)具有將其止住的能力，即止裂性能。顯然前者更重要。48.在實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)怎樣應(yīng)用這些原則？答:抗裂臨界溫度：對(duì)一種材料來說，有一個(gè)裂紋引發(fā)臨界溫度，在此臨界溫度之上，不可能引發(fā)脆性裂紋。也叫開裂臨界溫度。止裂臨界溫度:止裂也有一個(gè)臨界溫度，在這個(gè)臨界溫度之上脆性裂紋可以被止住或者不能擴(kuò)展。在焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中如果僅僅采用抗裂原則，那么一旦開裂，將無法止住，不夠安全，如果全部用止裂原則，成本太高，所以實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)防止脆斷的設(shè)計(jì)是焊接接頭用抗裂原則，母材用止裂原則。這就要求設(shè)計(jì)人員能夠掌握接頭和母材的抗裂性能和止裂性能方面的資料，這些資料主要是指抗裂臨界溫度和止裂臨界溫度。49.正斷抗力SOT，剪斷抗力k，剪切屈服限T，力學(xué)狀態(tài)圖，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)=max/max概念。答：正斷抗力SOT：試件中的最大正應(yīng)力達(dá)到Sot時(shí)，出現(xiàn)正斷，屬于脆性斷裂。剪斷抗力k:試件中的最大切應(yīng)力達(dá)到tk時(shí)，產(chǎn)生剪斷，屬于塑性斷裂。剪切屈服限T：試件中的最大切應(yīng)力達(dá)到tT時(shí)，材料屈服，出現(xiàn)塑性變形。力學(xué)狀態(tài)圖：若直線先與剪切屈服限tT相交，則表示該種加載方式將使試件內(nèi)的最大剪應(yīng)力τmax首先達(dá)到剪切屈服限tT，產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到剪斷抗力tk時(shí)產(chǎn)生延性斷裂，若直線首先與Sot相交時(shí)，則表示該種加載方式將使試件內(nèi)的σmax首先達(dá)到Sot，故產(chǎn)生脆斷應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)=max/max：表示一種加載方式的應(yīng)力狀態(tài)。（在裂紋尖端缺口根部會(huì)產(chǎn)生三軸應(yīng)力狀態(tài)）50.何謂金屬的疲勞？疲勞和脆斷的異同。答：結(jié)構(gòu)在變動(dòng)載荷下工作，雖然應(yīng)力低于材料的但在較長(zhǎng)時(shí)間工作后仍發(fā)生斷裂的現(xiàn)象叫金屬的疲勞。相同點(diǎn)不同點(diǎn)疲勞脆斷低應(yīng)力作用下破壞加載次數(shù)多次少次斷裂時(shí)變形很小裂紋擴(kuò)展速率慢快斷裂都具有突然性，危害大溫度影響小大影響斷裂的因素大部分相同斷口疲勞輝紋結(jié)晶狀51.疲勞的類型。答：1、高速疲勞（應(yīng)力疲勞）：載荷?。☉?yīng)力?。?，頻率高，裂紋擴(kuò)展速率小。低周疲勞（應(yīng)變疲勞）：應(yīng)力高，頻率低，裂紋擴(kuò)展速率大。52.何謂變動(dòng)載荷？答：變動(dòng)載荷是指載荷的大小、方向或大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化（或無規(guī)則變化）的一類載荷。對(duì)稱交變載荷，脈動(dòng)載荷，拉伸變載荷：max，mix，m，a，r何謂變動(dòng)載荷？典型變動(dòng)載荷及其特性。（對(duì)稱交變載荷，脈動(dòng)載荷及其應(yīng)力循環(huán)參量：max，mix，m，a，r）變動(dòng)載荷是指載荷的大小、方向或大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化（或無規(guī)則變化）的一類載荷。max：應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力min：應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最小應(yīng)力m=（max+min）/2：平均應(yīng)力a=（max－min）/2：應(yīng)力幅值r=mix/max：應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)，r的變化范圍是－∞～+11、對(duì)稱交變載荷應(yīng)力波形如圖，由圖可見：這種變動(dòng)載荷的min=－max；應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r=－1。max、min、平均應(yīng)力m=0，應(yīng)力幅值a=max2、脈動(dòng)載荷應(yīng)力波形如圖，由圖可見：min=0r=0；max、min；平均應(yīng)力m與應(yīng)力幅值相等，都等于max/2，m=a=max/23、拉伸變載荷max、min均為拉應(yīng)力，但大小不等，0＜r＜1由圖可見：max、min、m、a；53.疲勞曲線及各種疲勞圖，能通過疲勞圖求疲勞強(qiáng)度。（1）用max與r表示的疲勞圖它直接反映max與r關(guān)系，可以明確的看出r上升，疲勞強(qiáng)度也上升，疲勞強(qiáng)度用r表示，角標(biāo)r表示r是對(duì)應(yīng)于該應(yīng)力特征循環(huán)系數(shù)下的疲勞強(qiáng)度。從圖中我們可以看出：對(duì)稱交變載荷下的疲勞強(qiáng)度-1、脈動(dòng)循環(huán)下的疲勞強(qiáng)度0。當(dāng)r=1時(shí)是靜載強(qiáng)度。（2）用max與m表示的疲勞圖（已知r如何求r）此圖以max和mix為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，過原點(diǎn)作一直線與坐標(biāo)軸成45度角，再將震幅的數(shù)值對(duì)稱地繪再該斜線的的上下兩側(cè)，則該斜線及上下線所表示的應(yīng)力為平均應(yīng)力及在其上疊加的對(duì)稱交變應(yīng)力。當(dāng)m=0時(shí)，表示對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)，故縱軸上ON表示-1；線段OˊNˊ表示脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的疲勞強(qiáng)度0;當(dāng)m=b時(shí)，相當(dāng)于靜拉伸強(qiáng)度，這時(shí)材料已不能再承受交變應(yīng)力，故a=0。該疲勞圖告訴我們，在不同的平均應(yīng)力m下，材料所能承受的最大交變應(yīng)力max及應(yīng)力幅值a，它直接表示的是疲勞強(qiáng)度r與平均應(yīng)力m的關(guān)系，也就是說已知平均應(yīng)力m，就可以從該圖上求得r。但是如果我們知道r怎樣求r，也就是說怎樣從該圖上求某種循環(huán)系數(shù)r下的疲勞強(qiáng)度r呢？可用作圖法，自0點(diǎn)作一與水平線成α角的直線，角α根據(jù)下式確定：該直線與圖形上部曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是該r下的疲勞強(qiáng)度r。（3）用a與m表示的疲勞圖（已知r如何求r）圖中橫坐標(biāo)為平均應(yīng)力m，縱坐標(biāo)為應(yīng)力幅值a，曲線上各點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度r=m+a，使用時(shí)只要知道平均應(yīng)力m查出對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅值a，或已知應(yīng)力幅值a，查出對(duì)應(yīng)的平均應(yīng)力m，把它們的縱橫坐標(biāo)加起來就是疲勞強(qiáng)度r。曲線與縱軸交點(diǎn)A的縱坐標(biāo)就是對(duì)稱循環(huán)的疲勞強(qiáng)度-1，曲線與橫軸交點(diǎn)B的橫坐標(biāo)就是靜載強(qiáng)度b，此時(shí)a=0、r=1。若僅僅已知循環(huán)特征系數(shù)r，怎樣求疲勞強(qiáng)度呢？仍然用作圖法，自0點(diǎn)作一與水平軸成α角的直線與曲線相交，并使α角滿足下式：則交點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)之和m+a=r，即為循環(huán)系數(shù)為r時(shí)的疲勞強(qiáng)度r。例如：求脈動(dòng)循環(huán)r=0的疲勞強(qiáng)度，把r=0代入上式，得tgα=1、α=45°，所以過原點(diǎn)作一條45°的射線，與曲線相交，交點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)之和就是脈動(dòng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度。（4）用max與mix表示的疲勞圖（已知r如何求r）圖中縱坐標(biāo)表示循環(huán)中的最大應(yīng)力max，橫坐標(biāo)表示最小應(yīng)力mix，由原點(diǎn)發(fā)出的每一條射線代表一種循環(huán)特性，因?yàn)檫@些射線的斜率的倒數(shù)就是應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r（=mix/max）。例如：由原點(diǎn)向左與橫軸傾斜45°的直線，其斜率的倒數(shù)為負(fù)1，即r=-1，所以它表示交變載荷，它與曲線交點(diǎn)B的縱坐標(biāo)BB′即為交變載荷的疲勞強(qiáng)度-1。向右與橫軸傾斜45°的直線，其斜率的倒數(shù)為1，即r=1，所以它表示靜載情況，它與曲線交于D點(diǎn)，則DD′即為靜載強(qiáng)度?？v軸本身又表示脈動(dòng)載荷r=0,CC′即為0。）54.疲勞強(qiáng)度和疲勞極限的概念。答：曲線上對(duì)應(yīng)于某一應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N的不破壞的最大應(yīng)力為該循環(huán)次數(shù)下的疲勞強(qiáng)度；曲線的水平漸近線為疲勞極限。疲勞強(qiáng)度是進(jìn)行有限壽命設(shè)計(jì)時(shí)使用。而疲勞極限是進(jìn)行無限壽命設(shè)計(jì)時(shí)使用。55.疲勞曲線及各種疲勞圖，能通過疲勞圖求疲勞強(qiáng)度。答：疲勞曲線：構(gòu)件在變動(dòng)載荷作用下所能承受的最大應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。r是對(duì)應(yīng)于該應(yīng)力特征循環(huán)系數(shù)下的疲勞強(qiáng)度。（1）用max與r表示的疲勞圖（2）用max與m表示的疲勞圖（已知r如何求r）注：線段OˊNˊ表示脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的疲勞強(qiáng)度0自0點(diǎn)作一與水平線成α角的直線，該直線與上部曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是該r下的疲勞強(qiáng)度r。（3）用a與m表示的疲勞圖（已知r如何求r）注：曲線上各點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度r=m+a（4）用max與mix表示的疲勞圖（已知r如何求r）射線的斜率的倒數(shù)就是應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r（=mix/max）。56.焊縫的種類，應(yīng)力集中的部位對(duì)r的影響。(不確定)對(duì)接焊縫：對(duì)接焊縫由于形狀變化不大，應(yīng)力集中比其它接頭形式要小，雖然如此，但要注意：加厚高上升，疲勞強(qiáng)度下降r↓；焊縫向母材的過渡角上升，疲勞強(qiáng)度下降r↓；過渡圓弧半徑上升，疲勞強(qiáng)度上升r↑；機(jī)械加工焊縫表面，應(yīng)力集中下降，疲勞強(qiáng)度上升r↑。十字接頭：十字接頭由于在焊縫向基本金屬過渡處有明顯的截面變化，其應(yīng)力集中要比對(duì)接接頭大，因此疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)低于對(duì)接接頭，增大焊角只能有限的提高疲勞強(qiáng)度r↑。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中敏感，所以采用合金鋼對(duì)提高疲勞強(qiáng)度沒有優(yōu)越性。搭接接頭:搭接接頭的疲勞強(qiáng)度是很低的57.焊接殘余應(yīng)力，焊接缺陷對(duì)r的影響。焊接殘余應(yīng)力：拉伸殘余應(yīng)力降低疲勞強(qiáng)度；壓縮殘余應(yīng)力提高疲勞強(qiáng)度；變動(dòng)載荷的m大于c點(diǎn)應(yīng)力時(shí)殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度沒有影響。小于C點(diǎn)數(shù)值時(shí)，m越小，內(nèi)應(yīng)力的影響也就越顯著。焊接缺陷：焊接缺陷對(duì)疲勞強(qiáng)度有很大的影響，影響程度與缺陷的種類，尺寸，方向，所在位置有關(guān)。片狀缺陷比圓角的影響大；表面缺陷比內(nèi)部的影響大；與作用力方向垂直的片狀缺陷比其他方向的影響大；拉應(yīng)力場(chǎng)中的缺陷比壓應(yīng)力場(chǎng)中的影響大；應(yīng)力集中區(qū)的缺陷比均勻應(yīng)力場(chǎng)中的影響大。58.提高接頭疲勞強(qiáng)度r的措施有那些？一、降低應(yīng)力集中1、采用合理的結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中：（1）避免三向交叉焊縫（2）焊縫離開受力最大的位置（3）不用單邊角焊縫（4）盡量減少剛度（5）尖角改圓角（6）不用加蓋板對(duì)接（7）采用中間夾板用間斷焊和塞焊代替連續(xù)焊2、盡量采用對(duì)接接頭:（1）采用復(fù)合結(jié)構(gòu)把角焊縫改為對(duì)接焊縫(2)注意：對(duì)接焊縫只有在截面沒有突然改變的情況下傳力才是合理的。(3）機(jī)械打磨焊縫過渡區(qū)是可采用的方法，但應(yīng)順著力線的方向，垂直力線方向打磨往往取得相反的效果。3、采用角焊縫時(shí)需采用綜合措施：（1）焊縫根部熔透；(2)把角接板改成平滑過渡；(3)機(jī)械加工焊縫端部）。開緩和槽使力線繞開應(yīng)力集中部位機(jī)械加工焊縫及附近表面，6、還可電弧TIG或等離子束整形。二、調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)1、整體處理（1）整體退火；（2）超載預(yù)拉伸（原理：降低殘余應(yīng)力；擴(kuò)大裂紋尖端塑性區(qū)尺寸，使之產(chǎn)生壓應(yīng)力）2、局部處理;使關(guān)鍵部位的殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，方法是局部加熱，局部爆炸，碾壓，錘擊焊道等。三、改善材料的表面性能表面強(qiáng)化處理：噴丸處理；小輪擠壓，錘擊焊道。四、特殊保護(hù)措施上涂料可降低應(yīng)力集中。59、選擇題1、焊接接頭由焊縫金屬、熔合區(qū)、（）所組成。A過渡區(qū)B熱影響區(qū)C母材D焊縫2、下面哪項(xiàng)是按接頭形式分類的（）A工作焊縫B聯(lián)系焊縫C定位焊縫D組合焊縫3、將基本元件按照產(chǎn)品樣圖的要求進(jìn)行組裝的工序稱為（）。A生產(chǎn)準(zhǔn)備B備料C裝配D結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)4、鋼材的矯正方法可分為：手工矯正、火焰矯正、（）。A壓力機(jī)矯正B高頻熱點(diǎn)矯正C拉伸機(jī)矯正D機(jī)械矯正5.下面哪個(gè)不是壓力容器的部件（）A筒體B封頭C支座D閥門6.產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的因素很多，其中最根本的原因是焊件（）。A焊縫金屬的收縮B受熱不均勻C金相組織的變化7．高壓容器屬于第（

）類壓力容器。A.Ⅰ

B.Ⅱ

C.Ⅲ

D.Ⅳ8．在焊接缺陷的周圍會(huì)引起應(yīng)力集中，其中尤以（

）引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。

A

裂紋和咬邊

B

裂紋和未熔合

C

裂紋和未焊透9.選用夾緊機(jī)構(gòu)的核心問題是如何正確施加夾緊力，以下哪個(gè)不是確定夾緊力的要素（）A大小B方向C拘束度D作用點(diǎn)10.火焰加熱矯正法，加熱的方式主要有點(diǎn)狀加熱、（

）和三角形加熱。

A

條形加熱

B

線狀加熱

C

螺旋狀加熱11．焊接加熱時(shí)，焊件不能自由膨脹，冷卻時(shí)焊件不能自由收縮，那么焊后焊件。A.存在殘余應(yīng)力，不存在焊接變形

B.存在殘余變形，不存在殘余應(yīng)力C.存在殘余應(yīng)力和殘余變形

D.既不存在殘余應(yīng)力也不存在殘余變形12．焊接殘余應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因，可分為熱應(yīng)力、塑變應(yīng)力和（

）。A.相變應(yīng)力

B.拘束應(yīng)力

C.工作應(yīng)力

D.瞬時(shí)應(yīng)力13．手工電弧焊焊接長(zhǎng)直焊縫時(shí)，若采用直通焊，焊縫的后焊部分比先焊部分的橫向收縮（

）A.小

B.大

C.相同

D.不定14．厚板彎曲變形火焰矯正通常采用（）加熱。A點(diǎn)狀加熱B線狀C三角形15．采用剛性固定法焊接，可減?。?/p>

）。A.焊接應(yīng)力

B.

焊材消耗量

C.焊縫強(qiáng)度

D.焊接變形16、焊接結(jié)束后殘留在焊件中的焊接應(yīng)力是（）Ａ焊接應(yīng)力Ｂ焊接變形Ｃ殘余變形Ｄ殘余應(yīng)力17、按產(chǎn)生焊接應(yīng)力的原因有相變應(yīng)力、熱應(yīng)力和（）Ａ瞬時(shí)應(yīng)力Ｂ塑變應(yīng)力Ｃ體積應(yīng)力Ｄ殘余應(yīng)力18、冷焊接法包括使用小的熱輸入、小直徑焊條和（）Ａ小范圍Ｂ小工件Ｃ快速焊Ｄ小心焊19、焊縫與被連接的元件是串聯(lián)的，它承擔(dān)著傳遞全部載荷的作用，這種焊縫叫

A

工作焊縫

B聯(lián)系焊縫

C主要焊縫20、焊接結(jié)構(gòu)的裝配包括定位、夾緊和（）Ａ劃線Ｂ對(duì)齊Ｃ檢驗(yàn)Ｄ測(cè)量60、判斷題1、焊件的焊接是一個(gè)局部的加熱過程，焊件上的溫度分布極不均勻。（）2、線狀加熱可以矯正波浪變形、角變形和彎曲變形等等（）3、劃線定位裝配法在零件表面或裝配臺(tái)表面劃出的工件中心線、結(jié)合線、輪廓線。（）4、焊接結(jié)構(gòu)裝配過程中，將焊件裝配成部分的過程稱為總裝。（）5、按照安全規(guī)則，焊工必須經(jīng)過安全技術(shù)培訓(xùn)并經(jīng)過考試合格后才允許上崗獨(dú)立操作。（）61、填空題1、決定焊接接頭形式的因素有焊接方法、、焊接結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸。2、裝配工序的三個(gè)基本條件是對(duì)焊件進(jìn)行定位、、測(cè)量。3、用于各種桿件和板件連接的方法是接頭。4、焊接粱按截面形式可分為、。5、是能承受一定壓力作用的密閉容器，廣泛用于石油化工等行業(yè)。一選擇題1.B2.D3C4B5D6.B7C8.C9C10.B11A12A13B14.C15D16Ｄ17Ｂ18Ｃ19.A20Ｄ二判斷1√2√3√4х5√三填空1焊接位置焊接條件2夾緊3對(duì)焊4工字梁箱型梁5壓力容器62、判斷題焊接內(nèi)應(yīng)力是由于焊接過程中的加熱和冷卻不均勻造成的。與內(nèi)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的變形是自由變形。板的寬度不如焊縫長(zhǎng)度對(duì)縱向應(yīng)力影響的明顯。材質(zhì)對(duì)焊接殘余縱向應(yīng)力的大小和分布影響不大。殘余應(yīng)力對(duì)靜載強(qiáng)度的影響取決于材料的塑性性能。保證加工精度的最好辦法是先消除焊接內(nèi)應(yīng)力然后再進(jìn)行加工。在腐蝕介質(zhì)中工作的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用消除殘余內(nèi)應(yīng)力的措施。低合金鋼對(duì)冷卻速度比較敏感，所以在同樣的厚度條件下，最小焊角尺寸應(yīng)比低碳鋼焊角尺寸小些。焊接接頭中的化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能一般是不均勻的。10、由焊縫加厚高產(chǎn)生的應(yīng)力集中對(duì)接頭的疲勞強(qiáng)度影響最大。11、裂紋和未焊透引起的應(yīng)力集中不嚴(yán)重。12、聯(lián)系焊縫的應(yīng)力集中系數(shù)低于工作焊縫應(yīng)力集中系數(shù)。13、對(duì)接焊縫是力學(xué)性能較好的焊縫形式。14、T形接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫。15、對(duì)于承受沖擊載荷的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)將重要部位的對(duì)接接頭的加高打磨掉。16、延性斷裂的微觀特征形態(tài)是韌窩。17、提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當(dāng)于降低溫度。18、一般說來，降低碳、磷、硫的含量和增加錳的含量，對(duì)防止斷裂是有利的。19、氫、氮和氧，都是有害的，氫產(chǎn)生白點(diǎn)，形成氫脆。20、金屬材料晶粒度的增大能使其脆性解理斷裂的危險(xiǎn)性減小。21、工程中采用較廣泛的是沖擊試驗(yàn)方法。22、以試件的斷口形貌來衡量轉(zhuǎn)變溫度特性的，一般稱作斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度。23、一般平面缺陷將會(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。24、在一般情況下，預(yù)應(yīng)變會(huì)使材料斷裂時(shí)的殘余塑性變形減小，斷裂韌性降低。25、在防止脆性斷裂研究方面，目前斷裂力學(xué)主要用于評(píng)定焊接結(jié)構(gòu)缺陷的嚴(yán)重性。26、在結(jié)構(gòu)中一些截面需要改變的地方，不允許有尖角。27、不同厚度的構(gòu)件對(duì)接時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能來用圓滑過渡的形式。28、對(duì)于疲勞破壞來說，溫度的影響是極其重要的。29、疲勞裂紋起源于高應(yīng)力區(qū)，通常在最大拉應(yīng)力平面內(nèi)擴(kuò)展。30、斷裂時(shí)疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)的大小占斷口面積的比例，與載荷、材料等因素?zé)o關(guān)。31、通常將疲勞裂紋的起始或萌生過程稱為疲勞裂紋成核。32、疲勞裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展由材科韌性、裂紋尺寸和應(yīng)力水平等因素綜合決定。33、對(duì)接焊縫的形狀對(duì)于接頭的疲勞強(qiáng)度影響最大。34、對(duì)于開坡口焊透的十字接頭，斷裂一般只發(fā)生在焊趾處，而不是在焊縫處。35、表面強(qiáng)化處理可以提高接頭的疲勞強(qiáng)度。63、疲勞斷裂由哪三個(gè)階段組成？答：1）在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋—裂紋萌生；2）裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展；3）失穩(wěn)斷裂。64.縱向焊接殘余應(yīng)力的分布特點(diǎn)及數(shù)值大小。65.疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般原則是什么？答：1）承受拉伸、彎曲、和扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件應(yīng)采用長(zhǎng)而圓滑的過渡結(jié)構(gòu)以減少剛度的突然變化；2）優(yōu)先選用對(duì)接焊縫、單邊V形焊縫和K形焊縫，盡可能不用角焊縫；3）采用角焊縫時(shí)最好用雙面焊縫，避免使用單面焊縫；4）采用帶有搭接板（蓋板）的搭接接頭和彎搭接接頭，盡可能不用偏心搭接；5）使焊縫（特別是焊趾、焊縫根部和焊縫端部）位于低應(yīng)力區(qū)（例如彎曲時(shí)的中性帶、承受小彎矩的區(qū)域、孔邊緣上使缺口應(yīng)力為零的地方、過渡段和轉(zhuǎn)角以外的部位）使缺口效應(yīng)分散而避免其疊加；在焊趾缺口、焊縫根部缺口和焊縫端部缺口之前或之后（處于力流之中）設(shè)置一些緩沖缺口以消除或降低上述缺口部位的應(yīng)力；承受橫向彎曲的構(gòu)件應(yīng)縮短支撐間距以減小彎矩；橫向力應(yīng)作用于剪切中心之上以減小扭矩；承受拉伸與彎曲的構(gòu)件如需加強(qiáng)，則加強(qiáng)件長(zhǎng)度應(yīng)小，以減小加強(qiáng)件對(duì)于構(gòu)件變形的拘束；10）承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件，為避免橫截面翹曲受阻可采用切除翼緣端部、翼緣端斜接等形式以及采用橫截面不產(chǎn)生翹曲的型材；11）使焊縫能包圍較大的面積或局部增加構(gòu)件壁厚以減輕外力作用于薄壁構(gòu)件上時(shí)引起的局部彎曲；12）在薄板范圍內(nèi)合理布置焊縫以減輕彎曲變形；13）避免能擾亂力流的開口（或切口），但與力流垂直的加勁肋板角部應(yīng)切除（加勁肋板切角）；14）在特別危險(xiǎn)的部位以螺栓接頭或鉚接接頭、鍛造連接件或鑄造連接件代替焊接接頭（尤其當(dāng)這樣做更便于裝配時(shí)）；15）消除能引腐蝕的根部間隙66.疲勞斷口的宏觀微觀形貌？——疲勞斷口的宏觀形貌是有從斷裂開始點(diǎn)向四周射出類似貝殼紋的疲勞裂紋，對(duì)于塑形材料，斷口呈纖維狀，灰暗色，對(duì)于脆性材料則是結(jié)晶狀；微觀斷口每一次應(yīng)力循環(huán)都有疲勞輝紋產(chǎn)生。疲勞強(qiáng)度——對(duì)應(yīng)于某一循環(huán)次數(shù)N的破壞應(yīng)力，叫做該循環(huán)次數(shù)下的疲勞強(qiáng)度。疲勞極限——當(dāng)應(yīng)力幅低于某一值時(shí)，應(yīng)力循環(huán)無數(shù)次也不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，此時(shí)的應(yīng)力幅稱為材料的疲勞極限。疲勞圖——循環(huán)次數(shù)一定下，疲勞強(qiáng)度與循環(huán)特性之間的關(guān)系。疲勞曲線——循環(huán)特性一定下，疲勞強(qiáng)度與循環(huán)次數(shù)之間的關(guān)系。塑形斷口、脆性斷開的概念及宏觀、微觀特征？——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，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)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(yīng)力垂直，沒有可以覺察到的塑性變形，斷口有金屬光澤，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花樣。微觀特征形態(tài)常出現(xiàn)河流花樣、舌狀花樣、扇形花樣等。晶界脆性斷裂的斷口宏觀形態(tài)特征呈顆粒狀或粗瓷狀、色澤較灰暗表面平齊，邊緣有剪切唇。微觀形態(tài)是明顯的多面體，如巖石花樣或冰糖塊狀花樣。學(xué)期末復(fù)習(xí)2應(yīng)力集中：接頭局部區(qū)域的最大應(yīng)力比平均應(yīng)力值高的現(xiàn)象。3.內(nèi)應(yīng)力:是指在沒有受到外力作用的前提下平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力.4.熱應(yīng)力:由于不均勻的溫度造成的內(nèi)應(yīng)力.5.殘余應(yīng)力:如果不均勻的溫度場(chǎng)產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力超過材料屈服極限將使局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形,當(dāng)溫度恢復(fù)初始狀態(tài)后,將產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力殘存與結(jié)構(gòu)內(nèi)部.6.自由變形:當(dāng)某一金屬物體的溫度發(fā)生了變化或相變,它的尺寸和形狀就要發(fā)生變化,如果這種變化沒有受到外界的任何阻礙,則這種變形稱為自由變形.7.外觀變形:金屬在受熱變化過程當(dāng)中,若變形不能完全自由變形,只能部分表現(xiàn)出來,把外觀表現(xiàn)出來的部分叫外觀變形.沒有表現(xiàn)出來的叫內(nèi)部變形.8.焊接變形的種類:(1)縱向收縮2)橫向收縮(3)撓曲變形(4)角變形5)波浪變形(6)錯(cuò)邊(7)螺旋變形4.焊接的殘余應(yīng)力分為哪幾類？答：縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力、厚度方向上的殘余應(yīng)力、拘束狀態(tài)下焊接的內(nèi)應(yīng)力、封閉焊縫引起的內(nèi)應(yīng)力、相變應(yīng)力。7.如何調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力？消除焊接殘余應(yīng)力的方法有那些？調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力：1、采取合理的焊接順序和方向（1）盡量使焊縫能自由收縮，先焊收縮量大的焊縫。（2）先焊工作時(shí)受力大的焊縫。（3）拼板時(shí)應(yīng)先焊錯(cuò)開的短焊縫，再焊直通的長(zhǎng)焊縫。2、反變形3、錘擊或碾壓焊道4、加熱減應(yīng)法：消除殘余應(yīng)力的方法:1、整體高溫回火2、局部高溫回火3、機(jī)械拉伸法4、溫差拉伸法5振動(dòng)法2.焊接應(yīng)變的產(chǎn)生原因，如何消除？答：焊接應(yīng)變產(chǎn)生的因素很多，根本原因是焊件受熱不均勻。其次，焊縫金屬收縮、金相組織的變化及焊件剛度不同所致。另外，焊縫位置、裝配焊接順序、焊接方法、焊接參數(shù)、焊接方向等也有一定影響。焊接變形難以預(yù)防故焊后需采用一定手法使之消除。（1）手工矯正法：（2）機(jī)械矯正法：（3）火焰加熱矯正法9.預(yù)防焊接變形的措施?一.設(shè)計(jì)措施(1)合理地選擇焊縫的尺寸和形式.截面積越小越好;合理布置焊縫,與中心軸重合或?qū)ΨQ;盡量把工作焊縫轉(zhuǎn)化為聯(lián)系焊縫(2)盡可能減少不必要的焊縫(3)合理安排焊縫位置.盡量與中心軸重合或?qū)ΨQ;盡量避免交叉焊縫.二.工藝措施:(1)反變形法(2)剛性固定法(3)合理選擇焊接方法和規(guī)范(4)采用合理的焊接順序.①防止變形時(shí),先焊較長(zhǎng)的,后焊較短的.②防止應(yīng)力時(shí),先焊較短的,后焊較長(zhǎng)的.12.焊接過程中調(diào)節(jié)殘余應(yīng)力?(1)合理的焊接順序(2)在焊接密封焊縫時(shí),盡可能增加焊縫的自由度,來降低殘余應(yīng)力(3)錘擊或碾壓焊縫(4)在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位加熱使之伸長(zhǎng)13.焊后降低殘余應(yīng)力的措施:(1)整體高溫回火(2)局部高溫回火(3)機(jī)械拉伸法(4)震動(dòng)法(5)溫差拉伸法15.為什么對(duì)接接頭是最理想的形式:(1)焊后承受的應(yīng)力小(2)應(yīng)力集中系數(shù)小(3)焊接變形量相對(duì)較30.對(duì)接、搭接、丁字（十字）接頭降低應(yīng)力集中的措施是什么？①對(duì)接接頭：在實(shí)際生產(chǎn)中只要我們保證焊縫熔透；減小加厚高，使焊縫向母材過渡平順；提高裝配質(zhì)量，減小焊接錯(cuò)邊；選用合適的焊接規(guī)范和坡口形式，減小角變形就可以有效的控制對(duì)接接頭造成的應(yīng)力集中。②搭接接頭：設(shè)計(jì)搭接接頭時(shí)，采用聯(lián)合角焊縫的搭接接頭，不但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長(zhǎng)度。③丁字接頭：對(duì)重要的丁字接頭必須開坡口焊透或采用深熔焊接方法進(jìn)行焊接。16.焊縫中產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因?(1)焊縫中的工藝缺陷(2)不合理的焊縫變形(3)設(shè)計(jì)不合理的焊接接頭造成較大的應(yīng)力集中17.如何選擇坡口形式?(1)焊接材料的消耗量,板厚2)可焊道性3)坡口的加工(4)焊接變形37.什么是脆性斷裂？它有何特點(diǎn)？答：斷裂前沒有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展的斷裂形式稱為脆性斷裂特點(diǎn)：（1）斷裂時(shí)工作應(yīng)力很低，一般低于材料的屈服極限。（2）脆斷的裂紋源總是從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始的。（3）溫度降低脆斷傾向增加。（4）脆性斷口平齊而光亮且與正應(yīng)力垂40、材料發(fā)生脆性斷裂時(shí)有什么特點(diǎn)？答：1）脆性斷裂一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒有顯著地塑性變形的情況下發(fā)生，不易事先發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，因此往往造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)的巨大損失，所以通常稱這類破壞為低應(yīng)力脆性破；2）塑性材料也發(fā)生脆性破壞；3）脆性斷裂總是有構(gòu)件內(nèi)部存在宏觀尺寸（0.1mm以上）的裂紋源擴(kuò)展引起的。4）裂紋源一旦超過某個(gè)臨界尺寸，裂紋將以極高的速度擴(kuò)展，并順勢(shì)擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)整體，直到斷裂，具有突然破壞的性質(zhì)；5）中、低強(qiáng)度鋼的脆性斷裂事故，一般發(fā)生在較低的溫度，而高強(qiáng)度材料沒有明顯的溫度效應(yīng)38.試述延性斷裂和解理斷裂是如何發(fā)生的，斷口形貌有何特點(diǎn)？延性斷裂在斷裂前有較大的塑性變形；脆性斷裂在斷裂前沒有或這有少量的塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展。延性斷裂的斷口一般呈纖維狀，色澤灰暗，邊緣有剪切唇，斷口附近有宏觀的塑性變形；微觀特征形態(tài)是韌窩，韌窩的實(shí)質(zhì)是材料微區(qū)塑形變形形成空洞聚集和長(zhǎng)大，導(dǎo)致材料斷裂所留下的圓形或橢圓形凹坑。解理斷裂的宏觀斷口平整，一般與主應(yīng)力垂直，沒有可以覺察到的塑性變形，斷口有金屬光澤；微觀特征形態(tài)常出現(xiàn)河流花樣、舌狀花樣、扇形花樣等24.影響金屬脆性斷裂的主要因素:(1)應(yīng)力狀態(tài)影響.(2)溫度的影響.(3)加載速率的影響.(4)材料狀態(tài)的影響.31.預(yù)防焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的措施(P210)(1)正確選用材料.1)按照缺口韌性和試驗(yàn)檢驗(yàn)材.2)用斷裂韌度評(píng)定材料(2)采用合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).1)盡量減少結(jié)構(gòu)或焊接接頭部位的應(yīng)力集中①在一些結(jié)構(gòu)截面改變的地方,必須設(shè)計(jì)成平緩過渡,不要形成尖角;②在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用應(yīng)力集中系數(shù)小的對(duì)接接頭;③不同厚度的構(gòu)件的對(duì)接接頭應(yīng)當(dāng)盡可能采用圓滑過渡;④避免和減少焊縫的缺陷,應(yīng)將焊縫設(shè)計(jì)布置在便于焊接和檢驗(yàn)的地方;⑤避免焊縫的密集.2)盡量減小結(jié)構(gòu)剛度,降低應(yīng)力集中和附加應(yīng)力的影響.3)不采用過厚的截面.4)重視附件或不受力焊縫的設(shè)計(jì)5)減小和消除焊接殘余拉伸應(yīng)力的不利影響疲勞斷裂的過程一般由三個(gè)階段所組成:①在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋——裂紋萌生;②裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展;③失穩(wěn)斷裂影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素?((1)應(yīng)力集中的影響(2)近縫區(qū)金屬性能變化的影響(3)殘余應(yīng)力的影響(4)缺陷的影響提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施。降低焊接接頭應(yīng)力集中有哪些措施

？

一、降低應(yīng)力集中

（a）采用合理的構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式。減少應(yīng)力集中，以提高疲勞強(qiáng)度。

（b）盡量采用應(yīng)力集中系數(shù)小的焊接接頭。

（c）當(dāng)采用角焊縫時(shí)須采取綜合措施來提高接頭的疲勞強(qiáng)度，采取這些措施可以降低應(yīng)力集中并消除殘余應(yīng)力的不利影響。

（d）某些情況下，可以通過開緩和槽使力線繞開焊縫的應(yīng)力集中處來提高接頭的疲勞強(qiáng)度。

（e）用表面機(jī)械加工的方法，消除焊縫及其附近的各種刻槽，可以降低構(gòu)件中的應(yīng)力集中程度提高接頭疲勞強(qiáng)度。

二、調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)

（a）整體處理

：退火處理；超載預(yù)拉伸法

（b）局部處理

：采用局部加熱或擠壓使應(yīng)力集中處產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。

三、改善材料的機(jī)械性能

表面強(qiáng)化處理可以提高接頭的疲勞強(qiáng)度。

四、特殊保護(hù)措施

采用一定的保護(hù)涂層

疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般原則?(1)承受拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件應(yīng)采用長(zhǎng)而圓滑的過度結(jié)構(gòu)以減少剛度的突然變化(2)優(yōu)先選用對(duì)接焊縫、單邊V形焊縫和K形焊縫,盡可能不用角焊縫(3)采用角焊縫時(shí)最好用雙面焊縫,避免使用單面焊縫(4)采用帶有搭接板(蓋板)的搭接接頭和彎搭接接頭,盡可能不用偏心搭接(5)使焊縫位于低應(yīng)力區(qū),使缺口效應(yīng)分散避免其疊加(6)在焊趾缺口、焊縫根部缺口和焊縫端部缺口之前或之后設(shè)置一些緩沖缺口以消除或降低上述缺口部位的應(yīng)力(7)承受橫向彎曲的構(gòu)件應(yīng)縮短支撐間距以減少?gòu)澗?8)橫向力應(yīng)作用于剪切中心之上以減小扭矩(9)承受拉伸與彎曲的構(gòu)件如需加強(qiáng),則加強(qiáng)件長(zhǎng)度應(yīng)小,以減小加強(qiáng)件對(duì)于構(gòu)件變形的拘束(10)承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件,為避免橫截面翹曲受阻可采用切除翼緣端部、翼緣端部斜接等形式以及采用橫截面不產(chǎn)生翹曲的型材(11)使焊縫能包圍較大面積或局部增加構(gòu)件壁厚以減輕外力作用于薄壁構(gòu)件上時(shí)引起的局部彎曲(12)在薄板范圍內(nèi)合理布置焊縫以減輕彎曲變形(13)避免能擾亂力流的開口,但與力流垂直的加勁肋板角部應(yīng)切除(14)在特別危險(xiǎn)的部位以螺栓接頭或鉚接接頭、鍛造連接件或鑄造連接件代替焊接接頭(15)消除能引起腐蝕的根部間隙34.提高疲勞強(qiáng)度的工藝措施?(P245)(1)降低應(yīng)力集中(2)調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)(3)改善材料的表面性能(4)特殊保護(hù)措施《焊接結(jié)構(gòu)學(xué)》重點(diǎn)歸納第一章緒論1、焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）焊接接頭系數(shù)大；（2）水密性和氣密性好；（3）重量輕，省材料；（4）厚度基本不受限制；（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；（6）生產(chǎn)周期短，成本低。2、焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中范圍比鉚接結(jié)構(gòu)大；（2）焊接結(jié)構(gòu)是非均勻體，焊接接頭具有較大的性能不均勻性；（3）焊接結(jié)構(gòu)具有較大的焊接應(yīng)力和變形；（4）焊接結(jié)構(gòu)的整體性強(qiáng)，止裂性差；（5）焊接結(jié)構(gòu)對(duì)材料敏感；（6）焊接接頭對(duì)溫度敏感。第三章焊接應(yīng)力和變形1、內(nèi)應(yīng)力是指在沒有外力的條件下平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力。2、內(nèi)應(yīng)力分類：按照分布范圍可分為宏觀內(nèi)應(yīng)力、微觀內(nèi)應(yīng)力和超微觀內(nèi)應(yīng)力。按產(chǎn)生機(jī)理可分為溫度應(yīng)力（熱應(yīng)力）、殘余應(yīng)力、相變應(yīng)力和安裝應(yīng)力。熱應(yīng)力是由于構(gòu)件受熱不均勻產(chǎn)生的。3、基本概念（1）焊接瞬時(shí)應(yīng)力：隨焊接熱循環(huán)過程而變化的應(yīng)力。（2）焊接殘余應(yīng)力：焊后在室溫條件下，殘余在構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力。（3）焊接瞬時(shí)變形：隨焊接熱循環(huán)過程而變化的變形。（4）焊接殘余變形：焊后在室溫條件下，殘留在工件上的變形。4、內(nèi)部變形率：若|ε|<εs，則為彈性變形，恢復(fù)到原始T0時(shí)，長(zhǎng)度不變。若|ε|>εs，則為彈性變形、塑性變形，若ε<0，則為壓縮變形；若ε>0，則為拉伸變形，恢復(fù)到原始T0時(shí)，長(zhǎng)度比初始長(zhǎng)度減小△Lp。5、影響焊接應(yīng)力與變形的主要因素（1）焊縫及其附近不均勻加熱的范圍和程度，也就是產(chǎn)生熱變形的范圍和程度。影響因素包括焊縫的尺寸、數(shù)量、位置、母材的熱物理性能（導(dǎo)熱系數(shù)、比熱及熱膨脹系數(shù)）和力學(xué)性能（彈性模量、屈服極限）、焊接工藝方法（氣焊、焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電子束焊等等）、焊接規(guī)范參數(shù)（電流、電壓、速度、預(yù)熱溫度、焊后緩冷及焊后熱處理等）、施焊方法（直通焊、跳焊、分段退焊等）。（2）焊件本身的剛度和受到周界的拘束程度，也就是阻止焊縫及其附近產(chǎn)生熱變形的程度。影響因素包括焊件的尺寸和形狀、胎夾具的應(yīng)用、焊縫的布置及裝配焊接順序等。焊接構(gòu)件在拘束小的條件下，焊接應(yīng)力大，變形??；反之，焊接應(yīng)力小，變形大。6、焊接殘余變形的種類：縱向收縮變形、橫向收縮變形、撓曲變形、角變形、波浪變形、錯(cuò)邊變形、螺旋變形。7、影響縱向殘余應(yīng)力的因素：（1）材料的熱物理性能：熱膨脹系數(shù)相同條件下變形大?。轰X>不銹鋼>低碳鋼（2）焊接工藝方法CO2氣保焊的變形比焊條電弧焊的?。?）焊接參數(shù)：電流、電壓、速度、預(yù)熱溫度線能量越大，變形越大。（4）焊接層數(shù)分層越多，每層線能量越小，變形越小，但角變形變大。（5）施焊方法直通焊的變形比分段退焊的要大。（6）間斷焊的變形比連續(xù)焊的要小。8、橫向收縮變形的影響因素堆焊條件下，線能量越大，變形越大；板厚越大，變形越小。定位焊縫長(zhǎng)，間距小，及裝夾剛度大，則ΔB小。多道焊時(shí)，每道焊縫產(chǎn)生的ΔB逐層遞減。焊縫金屬量增加，橫向收縮變形增加；對(duì)橫向收縮變形的影響：V形坡口比同厚度的X形坡口大；坡口角和間隙越大，ΔB也越大；對(duì)接焊縫的ΔB大于堆焊焊縫和角焊縫；氣焊ΔB>手工電弧焊>埋弧焊。9、角變形的影響因素坡口角度↑，角變形β↑；單層埋弧焊，電渣焊和電子束焊的β↓；多層焊的β>單層焊；多道焊>多層焊；道數(shù)、層數(shù)↑，β↑；焊接X形坡口，先焊的那面>后焊的那面；線能量越大，角變形越大。10、焊接應(yīng)力的產(chǎn)生由于加熱過程中，焊縫及其附近金屬要膨脹，遠(yuǎn)離焊縫的金屬要阻止其伸長(zhǎng)，給他一個(gè)壓縮的作用，產(chǎn)生壓縮塑性變形和壓縮彈性變形；冷卻過程中，它要受到拉伸，他產(chǎn)生的拉伸變形不足以抵消加熱過程中產(chǎn)生的壓縮塑性變形，這樣焊后焊縫及其附近的金屬還殘留一部份壓縮塑性變形，它試圖要縮短，而遠(yuǎn)離焊縫金屬要阻止其縮短，所以說焊縫及其附近金屬受到拉伸作用，而遠(yuǎn)離焊縫金屬加熱過程中沒有產(chǎn)生塑性變形，焊縫金屬要縮短的話，給遠(yuǎn)離焊縫金屬一個(gè)壓應(yīng)力的作用，焊后焊縫及其附近金屬受到拉應(yīng)力作用。11、預(yù)防焊接變形的措施：（1）設(shè)計(jì)措施a.合理選擇焊縫尺寸：保證承載能力和焊縫質(zhì)量的前提下，選擇最小的焊縫尺寸。1）低合金鋼對(duì)冷卻速度敏感，焊縫尺寸稍長(zhǎng)；2）丁字接頭和十字接頭開坡口焊透；3）對(duì)接焊縫選擇焊縫金屬最少的坡口形式；4）薄板結(jié)構(gòu)采用接觸點(diǎn)焊。b.盡可能減少焊縫的數(shù)量。c.合理安排焊縫的位置。（2）工藝措施反變形：事先估計(jì)好結(jié)構(gòu)的大小和方向，然后在裝配時(shí)給于一個(gè)相反方向的變形，與焊接變形相抵消，使焊后構(gòu)件保持設(shè)計(jì)要求。剛性固定法：采用胎夾具或臨時(shí)支撐等方法，增加結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)的剛性，來限制焊接變形。合理選擇焊接方法和規(guī)范：選擇能量密度高的焊接方法，采用較小的線能量，對(duì)于不對(duì)稱的構(gòu)件，通過采用不同的焊接參數(shù)來控制和調(diào)節(jié)變形選擇合理的裝配焊接順序：把結(jié)構(gòu)適當(dāng)分成部件，分別裝配焊接，然后拼成整體，使不對(duì)稱焊縫的收縮量較大的焊縫比較自由的收縮而不影響整體結(jié)構(gòu)。12、矯正焊接變形的方法：（1）機(jī)械矯正法：壓力機(jī)矯正、錘擊矯正、碾壓矯正、逐點(diǎn)擠壓法、三點(diǎn)彎曲矯正、翼緣角變形矯正。（2）火焰矯正法13、焊接殘余變形的種類：縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力、沿板厚方向上的殘余應(yīng)力。14、調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力的措施設(shè)計(jì)措施：盡量減少焊縫的尺寸和數(shù)量；避免焊縫過分集中；采用剛性小的接頭形式；在殘余拉應(yīng)力區(qū)，應(yīng)避免幾何不連續(xù)性。工藝措施：（1）采用合理的焊接順序和方向。先焊接對(duì)接焊縫，后焊接角焊縫；先焊接錯(cuò)開的短焊縫，后焊接直通長(zhǎng)焊縫，注意交叉焊縫的質(zhì)量；先焊接在工作時(shí)受力較大的焊縫，使內(nèi)應(yīng)力合理分布。（2）降低焊縫的拘束度。增加焊縫的自由度，減小熱塑性變形。（3）錘擊焊縫或碾壓焊縫附近。使焊縫得到延展，從而降低內(nèi)應(yīng)力，錘擊應(yīng)保持均勻、適度，避免錘擊過分產(chǎn)生裂紋。（4）加熱減應(yīng)區(qū)法。局部加熱造成反變形。15、焊后消除殘余應(yīng)力的方法：整體高溫回火、局部高溫回火、機(jī)械拉伸法、溫差拉伸法、振動(dòng)法、爆炸法、碾壓法等。16、解釋切條法間隙大小的問題。因?yàn)榭v向殘余應(yīng)力的分布是焊縫及其附近的金屬受到拉應(yīng)力，在加熱過程中其被拉伸，產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻后要縮短，鋸開后拉應(yīng)力被釋放出來，鋸口間隙變大；遠(yuǎn)離焊縫的金屬受到壓應(yīng)力，被鋸開后壓應(yīng)力被釋放出來，鋸口間隙變小。第四章焊接接頭1、焊接接頭的組成：焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)和母材。2、熱應(yīng)變脆化：金屬在200~400℃范圍內(nèi)發(fā)生塑性變形所引起的塑性、韌性下降的現(xiàn)象。3、低強(qiáng)組配接頭的強(qiáng)度隨相對(duì)厚度降低而上升的原因。這是因?yàn)榈蛷?qiáng)焊縫的塑性變形受到高強(qiáng)母材的拘束，使焊縫金屬處于三向受拉狀態(tài)而強(qiáng)化的結(jié)果。當(dāng)接頭受拉伸，低強(qiáng)焊縫進(jìn)入塑性狀態(tài)，高強(qiáng)母材仍處于彈性狀態(tài)時(shí)，母材對(duì)焊縫的塑性變形是具有拘束作用的，其拘束能力的大小，是隨相對(duì)厚度而變化的。當(dāng)相對(duì)厚度減小，徑向應(yīng)力就增大，焊縫塑性變形就更加困難，從而接頭強(qiáng)度上升。當(dāng)相對(duì)厚度極薄時(shí)，焊縫金屬的脆斷轉(zhuǎn)變溫度會(huì)大大提高。即使在室溫條件下，其斷口也含有脆斷破壞面，這說明焊縫金屬是處在三向受拉狀態(tài)，幾乎達(dá)到不可能產(chǎn)生塑性變形的程度，使接頭強(qiáng)度上升而突然破斷的。3、GB/T324-2021焊縫符號(hào)表示法4、焊縫的基本形式：對(duì)接焊縫、角焊縫。5、焊接接頭的形式：對(duì)接接頭、搭接接頭、十字接頭、角接頭、端接接頭。6、焊接接頭的工作應(yīng)力分布及影響因素（1）對(duì)接接頭r↓，