焊接应力及变形学习教案.pptx

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1、会计学1焊接焊接(hnji)应力及变形应力及变形第一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 不均匀变形引起的残余不均匀变形引起的残余(cny)应力应力 2.1 内应力及变形内应力及变形(bin xng)的一些基的一些基本概念本概念第1页/共77页第二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.2 均匀受热均匀受热(shu r)杆件的应力杆件的应力和变形和变形 一、基本概念一、基本概念 1.自由变形率自由变形率 2.外观变形率外观变形

2、率 3.内部变形率内部变形率第2页/共77页第三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.2 均匀均匀(jnyn)受热杆件的应力和变受热杆件的应力和变形形第3页/共77页第四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 二、杆件在热循环中应力与变形的二、杆件在热循环中应力与变形的 演变过程演变过程 1.两端刚性拘束杆件两端刚性拘束杆件 2.膨胀拘束，收缩自由杆件膨胀拘束，收缩自由杆件 3.有自由伸长有自由伸长(shn chn)间隙的间隙

3、的杆件杆件 4.弹性拘束状态下杆件的应力和变弹性拘束状态下杆件的应力和变 形演变过程形演变过程 2.2 均匀均匀(jnyn)受热杆件的应力和受热杆件的应力和变形变形第4页/共77页第五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形两两端端刚刚性性(n xn)拘拘束束杆杆件件2.2 均匀受热均匀受热(shu r)杆件的应力和变形杆件的应力和变形第5页/共77页第六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 两两端端(lin dun)刚刚性性拘拘束

4、束杆杆件件2.2 均匀受热均匀受热(shu r)杆件的应力和杆件的应力和变形变形第6页/共77页第七页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 两两端端刚刚性性(n xn)拘拘束束杆杆件件2.2 均匀均匀(jnyn)受热杆件的应力和变形受热杆件的应力和变形第7页/共77页第八页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 膨膨胀胀拘拘束束(jsh)，收收缩缩自自由由杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力均匀受热杆件的应力(yngl)和变和变形形第8

5、页/共77页第九页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 有有自自由由伸伸长长(shn chn)间间隙隙的的杆杆件件2.2 均匀受热均匀受热(shu r)杆件的应力和变形杆件的应力和变形第9页/共77页第十页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 有有自自由由(zyu)伸伸长长间间隙隙的的杆杆件件2.2 均匀均匀(jnyn)受热杆件的应力和变受热杆件的应力和变形形第10页/共77页第十一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊

6、接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 弹弹性性拘拘束束状状态态下下杆杆件件的的应应力力(yngl)和和变变形形演演变变过过程程2.2 均匀受热杆件的应力均匀受热杆件的应力(yngl)和变形和变形第11页/共77页第十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.3 板条不均匀加热的应力和变形板条不均匀加热的应力和变形一一.板条中心加热板条中心加热二二.长板条边缘长板条边缘(binyun)加热加热三三.焊接过程产生的应力和变形焊接过程产生的应力和变形 1焊接应力及变形的复杂性焊接应

7、力及变形的复杂性 2焊接应力和变形的简化方法焊接应力和变形的简化方法第12页/共77页第十三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.3 板条不均匀板条不均匀(jnyn)加热的应力和变加热的应力和变形形一一 板板条条中中心心(zhngxn)加加热热第13页/共77页第十四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 一一 板板条条中中心心(zhngxn)加加热热2.3 板条不均匀加热板条不均匀加热(ji r)的应力和变形的应力和变形第1

8、4页/共77页第十五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 二二.长板条边缘长板条边缘(binyun)加热加热2.3 板条不均匀加热的应力板条不均匀加热的应力(yngl)和变形和变形第15页/共77页第十六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 二二.长板条边缘长板条边缘(binyun)加热加热2.3 板条不均匀加热板条不均匀加热(ji r)的应力和变的应力和变形形第16页/共77页第十七页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接

9、应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 1焊接应力及变形的复杂性焊接应力及变形的复杂性(1)温度场极不均匀，温度梯度大。温度场极不均匀，温度梯度大。(2)金属的力学性能和热物理参数随温度金属的力学性能和热物理参数随温度 不同而发生变化。不同而发生变化。(3)焊接过程中发生相变，引起物理和力焊接过程中发生相变，引起物理和力 学参量的变化。学参量的变化。(4)焊接热源移动焊接热源移动(ydng)，焊件各截面上温，焊件各截面上温度分度分 布是时间的函数。布是时间的函数。2.3 板条不均匀板条不均匀(jnyn)加热的应力和变加热的应力和变形形第17页/共77页第十

10、八页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2焊接应力和变形的简化方法焊接应力和变形的简化方法(1)除屈服极限外，金属除屈服极限外，金属(jnsh)的物理性的物理性能和力能和力 学性能都是常数，与温度无关。学性能都是常数，与温度无关。(2)小于小于500，s不变；不变；500600，s直线下降到零；直线下降到零；600以上，低碳以上，低碳 钢失去抗力，处于完全塑性状态。钢失去抗力，处于完全塑性状态。(3)不考虑相变产生的应力。不考虑相变产生的应力。(4)服从平面假设原则。服从平面假设原则。2.3 板条不均匀板条不均

11、匀(jnyn)加热的应力和变形加热的应力和变形第18页/共77页第十九页，共78页。2.3 板条不均匀加热的应力板条不均匀加热的应力(yngl)和变形和变形焊焊接接应应力力及及变变形形的的演演变变(ynbin)过过程程第19页/共77页第二十页，共78页。焊焊接接应应力力(yngl)及及变变形形的的演演变变过过程程第20页/共77页第二十一页，共78页。焊焊接接热热应应变变(yngbin)循循环环第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.3 板条不均匀加热的应力板条不均匀加热的应力(yngl)和变形和变形第21页/共77页第

12、二十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力一、焊接残余应力分布一、焊接残余应力分布1、纵向焊接残余应力分布及影响、纵向焊接残余应力分布及影响(yngxing)因素因素（1）焊缝长度的影响）焊缝长度的影响(yngxing)（2）材质的影响）材质的影响(yngxing)（3）钢的相变对纵向残余应力的影响）钢的相变对纵向残余应力的影响(yngxing)第22页/共77页第二十三页，共78页。2.4 焊焊接接残残余余(cny)应应力力第23页/共77页第二十四页，共78页。2.4 焊接

13、残余焊接残余(cny)应力应力焊焊缝缝长长度度(chngd)的的影影响响第24页/共77页第二十五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第25页/共77页第二十六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第26页/共77页第二十七页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变

14、形 2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第27页/共77页第二十八页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.4 焊接残余焊接残余(cny)应力应力第28页/共77页第二十九页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 （3）钢钢的的相相变变对对纵纵向向 残残余余应应力力(yngl)的的影影响响2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第29页/共77页第三十页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应

15、力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形横横向向残残余余(cny)应应力力的的产产生生 2.4 焊接残余焊接残余(cny)应应力力2横向残余应力分布及影响因素横向残余应力分布及影响因素第30页/共77页第三十一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 横横向向(hn xin)残残余余应应力力的的产产生生 机机理理2.4 焊接焊接(hnji)残残余应力余应力第31页/共77页第三十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 (2

16、)影响横向残余应力影响横向残余应力(yngl)的因素的因素 焊缝长度对横向残余应力焊缝长度对横向残余应力(yngl)的影的影响响2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第32页/共77页第三十三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 (2)影响横向残余应力的因素影响横向残余应力的因素(yn s)焊接方向和顺序的影响焊接方向和顺序的影响 2.4 焊接焊接(hnji)残余残余应力应力第33页/共77页第三十四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与

17、变形应力与变形 3厚板中的残余厚板中的残余(cny)应应力力2.4 焊接焊接(hnji)残残余应力余应力第34页/共77页第三十五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 4封闭焊缝封闭焊缝(hn fn)产生产生的内应力的内应力2.4 焊接残余焊接残余(cny)应力应力第35页/共77页第三十六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.4 焊接残余焊接残余(cny)应应力力4封封闭闭焊焊缝缝(hn fn)产产生生的的 内内应应力力第

18、36页/共77页第三十七页，共78页。5焊焊接接梁梁、拄拄的的残残余余(cny)应应力力第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.4 焊接焊接(hnji)残残余应力余应力第37页/共77页第三十八页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形二、焊接残余应力对性能的影响二、焊接残余应力对性能的影响1残余应力对静载强度的影响残余应力对静载强度的影响2残余应力对机加工精度和构件尺寸残余应力对机加工精度和构件尺寸 稳定性的影响稳定性的影响 3残余应力对受压杆

19、件稳定性的影响残余应力对受压杆件稳定性的影响4焊接残余应力对刚度焊接残余应力对刚度(n d)的影响的影响5残余应力对应力腐蚀开裂的影响残余应力对应力腐蚀开裂的影响第38页/共77页第三十九页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形1残残余余(cny)应应力力对对静静载载强强度度的的响响2.4 焊接残余焊接残余(cny)应应力力第39页/共77页第四十页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形3残余残余(cny)应力对受压杆件稳定应力对受压杆

20、件稳定性的影响性的影响2.4 焊接焊接(hnji)残残余应力余应力第40页/共77页第四十一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形4.焊焊接接残残余余(cny)应应力力对对刚刚度度的的影影响响2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第41页/共77页第四十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形三、减小残余三、减小残余(cny)应力的措施应力的措施1采用合理的焊接顺序采用合理的焊接顺序2减小接头刚度减小接头刚度3采用加热减应区法

21、采用加热减应区法4机械拉伸法降低残余机械拉伸法降低残余(cny)应力应力5焊后热处理焊后热处理6振动法振动法第42页/共77页第四十三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形1采用合理采用合理(hl)的焊接的焊接顺序顺序2.4 焊接焊接(hnji)残残余应力余应力第43页/共77页第四十四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形4机械拉伸机械拉伸(l shn)法降低残法降低残余应力余应力2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第44

22、页/共77页第四十五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形2.4 焊接焊接(hnji)残余应残余应力力第45页/共77页第四十六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形残残余余(cny)变变形形可可分分为为：纵纵向收向收缩变形；缩变形；横向收缩变形；横向收缩变形；弯曲变形；弯曲变形；角变形；角变形；回转变形；回转变形；波浪变形；波浪变形；错边变形；错边变形；螺旋型变形。螺旋型变形。第46页/

23、共77页第四十七页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第47页/共77页第四十八页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第48页/共77页第四十九页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第49页/共77页第五十页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第50页/共77页第五十一页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第51页/共77页第五十二页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第52页/共77页第五十三页，共78

24、页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第53页/共77页第五十四页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第54页/共77页第五十五页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第55页/共77页第五十六页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 第56页/共77页第五十七页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第57页/共77页第五十八页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 第58页/共77页第五十九页，共78页。第二章第二章 焊接焊

25、接(hnji)应力与变应力与变形形 第59页/共77页第六十页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.5 焊接焊接(hnji)残余残余变形变形第60页/共77页第六十一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形第61页/共77页第六十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 纵向纵向(zn xin)收缩变形；收

26、缩变形；横向收缩变形横向收缩变形2.5 焊接残余焊接残余(cny)变变形形第62页/共77页第六十三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 弯曲弯曲(wnq)变变形形2.5 焊接焊接(hnji)残余残余变形变形第63页/共77页第六十四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 弯弯曲曲(wnq)变变形形2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形第64页/共77页第六十五页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji

27、)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 角变形角变形(bin xng)2.5 焊接焊接(hnji)残余残余变形变形第65页/共77页第六十六页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 角变形角变形(bin xng)2.5 焊接焊接(hnji)残余变形残余变形第66页/共77页第六十七页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 角角变变形形(bin xng)2.5 焊接焊接(hnji)残余变形残余变形第67页/共77页第六十八

28、页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 八八、控控制制焊焊接接残残余余变变形形(bin xng)的的措措施施 1设计措施设计措施(1)合理安排焊缝位置。合理安排焊缝位置。(2)合理选择焊缝尺寸和坡口形式。合理选择焊缝尺寸和坡口形式。(3)尽量减小不必要的焊缝。尽量减小不必要的焊缝。第68页/共77页第六十九页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形(1)合理安排焊缝合理安排焊缝(hn fn)位

29、置位置第69页/共77页第七十页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 2工艺措施工艺措施（1）反变形法；）反变形法；（2）预留收缩变形余量；预留收缩变形余量；（3）刚性固定刚性固定(gdng)法；法；（4）合理选择焊接方法和规范；合理选择焊接方法和规范；（5）选择合理的装焊顺序和焊接）选择合理的装焊顺序和焊接 方向。方向。第70页/共77页第七十一页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 （1）反反变变形形法法（2）刚刚性性(n xn

30、)固固定定法法2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形第71页/共77页第七十二页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 （4）合合理理选选择择(xunz)焊焊接接 方方法法和和规规范范2.5 焊接焊接(hnji)残余变残余变形形第72页/共77页第七十三页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接应力焊接应力焊接应力焊接应力(yngl)(yngl)与变形与变形与变形与变形 （5）选选择择合合理理(hl)的的装装焊焊 顺顺序序和和焊焊接接方方向向。2.5 焊接残余焊接残余(cny)变形变形第73页/共77页第七十

31、四页，共78页。第二章第二章第二章第二章 焊接焊接焊接焊接(hnji)(hnji)应力与变形应力与变形应力与变形应力与变形 （5）选选择择合合理理的的装装焊焊 顺顺序序和和焊焊接接(hnji)方方向向。2.5 焊接残余焊接残余(cny)变变形形第74页/共77页第七十五页，共78页。第二章第二章 焊接焊接(hnji)应力与变应力与变形形 本章思考题本章思考题焊接应力及变形的复杂性？焊接应力及变形的复杂性？分析分析(fnx)横向残余应力产生机理？横向残余应力产生机理？试述纵向焊接残余应力分布及影响因素？试述纵向焊接残余应力分布及影响因素？试分析试分析(fnx)钢的相变对焊接残余应力分布有钢的相变

32、对焊接残余应力分布有何影响？何影响？试分析试分析(fnx)残余应力对受压杆件稳定性影响残余应力对受压杆件稳定性影响？焊接残余应力对结构静载强度有和影响？焊接残余应力对结构静载强度有和影响？如何减少焊接残余应力？如何减少焊接残余应力？第75页/共77页第七十六页，共78页。第二章第二章 焊接应力焊接应力(yngl)与变与变形形 本章思考题本章思考题简述焊后消除残余应力的方法？简述焊后消除残余应力的方法？讨论机械拉伸法降低焊接残余应力的原理？讨论机械拉伸法降低焊接残余应力的原理？控制焊接残余变形的措施有哪些？控制焊接残余变形的措施有哪些？焊接薄板易产生波浪变形的原因？焊接薄板易产生波浪变形的原因？试述弯曲试述弯曲(wnq)变形产生的原因？变形产生的原因？对比分析不同装焊顺序对工字梁弯曲对比分析不同装焊顺序对工字梁弯曲(wnq)变变形的影响形的影响?第76页/共77页第七十七页，共78页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第77页/共77页第七十八页，共78页。