(9)--3.5钢结构设计原理.ppt

钢结构的连接焊接残余应力和残余变形焊接应力的分类和产生的原因 1.焊接残余应力的分类（1）纵向焊接应力沿焊缝长度方向（2）横向焊接应力垂直于焊缝长度方向（3）厚度方向的焊接应力 2.焊接残余应力产生的原因（1）纵向焊接残余应力焊接是不均匀的加热和冷却过程；焊接时产生热态塑性压缩；对于低碳钢和低合金钢，焊接应力可达屈服强度；焊接残余应力是无荷载的内应力。+-500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm-+焊接应力的分类和产生的原因 （2）横向焊接残余应力-+-(b)焊缝纵向收缩时的横向应力xy+-+施焊方向(c)焊缝横向收缩时的横向应力xy-+-+(d)焊缝横向残余应力yx(a)焊缝纵向收缩时的变形趋势焊接残余应力产生的原因 （2）横向焊接残余应力不同施焊方向下，焊缝横向收缩时产生的横向残余应力：-+施焊方向(e)xy-+-施焊方向(f)yx焊接残余应力产生的原因 （3）厚度方向的焊接应力-+-321xyz 在厚钢板的焊接连接中，将出现x(横向)、y(纵向)、z(厚度方向)焊接残余应力，这三种应力形成同号(受拉)三向应力，大大降低连接的塑性。焊接残余应力产生的原因焊接应力对结构性能的影响 1.对结构静力强度的影响+-bfy+-bfyNyNy因焊接残余应力自相平衡，故：当板件全截面达到=fy，即N=Ny时：结论：焊接残余应力对结构的静力强度没有影响。+-fybBt 2.对结构刚度的影响+-bfy+-fybBt（1）因截面的bt 部分拉应力已经达到fy，故该部分刚度为零（屈服），这时在N 作用下应变增量为：焊接应力对结构性能的影响 （2）当截面上没有焊接残余应力时，在N 作用下应变增量为：因为B-b 2。结论：焊接残余应力的存在增大了结构的变形，即降低了结构的刚度。焊接应力对结构性能的影响2.对结构刚度的影响 对于轴心受压构件，焊接残余应力使其抗弯刚度减小，降低压杆的稳定承载力。3.对稳定承载力的影响焊接应力对结构性能的影响 4.对低温冷脆的影响 由于三向焊接残余拉应力，限制了其塑性的发展，增加了钢材低温脆断倾向。降低或消除焊接残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。焊接应力对结构性能的影响 5.对疲劳强度的影响 存在焊接残余拉应力的焊缝及其附近主体金属是形成和发展疲劳裂纹的敏感区域。因此焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显的不利影响。焊接应力对结构性能的影响焊接变形 焊接变形是焊接构件经局部加热冷却后产生的不可恢复变形，包括纵向收缩、横向收缩、角变形、弯曲变形或扭曲变形等，通常是几种变形的组合。焊接变形的基本形式横向缩短纵向缩短纵向缩短横向缩短角变形角变形弯曲变形扭转变形yxxyxxyy（a）（b）（d）（c）减小焊接应力和焊接变形的措施 1.设计上的措施（1）焊接位置的安排要合理；（2）焊缝尺寸要适当；（3）焊缝的数量宜少，且不宜过分集中；（4）应尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉；（5）尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。设计上的措施 减小焊接应力和焊接变形影响的设计措施(a)、(c)、(e)、(g)、(i)推荐；(b)、(d)、(f)、(h)、(j)不推荐 2.工艺上的措施（1）采用合理的施焊次序；合理的施焊次序(a)分段退焊；(b)沿厚度分层焊；(c)对角跳焊；(d)钢板分块拼接减小焊接应力和焊接变形的措施 （2）采用反变形；（3）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火处理。焊接前反变形减小焊接应力和焊接变形的措施2.工艺上的措施T T H H A A N N K K S S感 谢 观 看