焊接应力及变形.pptx

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1、第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 不均匀变形引起的残余应力不均匀变形引起的残余应力 2.1 内应力及变形的一些基本概念内应力及变形的一些基本概念第1页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形 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率 3.内部变形率内部变形率第2页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第3页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 二、杆件在热循环中应力与变形的二、杆件在热循环中应

2、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.有自由伸长间隙的杆件有自由伸长间隙的杆件 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 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第4页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形两两端端刚刚性性拘拘束束杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第5页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 两两端端刚刚性性拘拘束束杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第

3、6页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 两两端端刚刚性性拘拘束束杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第7页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 膨膨胀胀拘拘束束，收收缩缩自自由由杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第8页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 有有自自由由伸伸长长间间隙隙的的杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热杆件的应力和变形第9页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 有有自自由由伸伸长长间间隙隙的的杆杆件件2.2 均匀受热杆件的应力和变形均匀受热

4、杆件的应力和变形第10页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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和变形均匀受热杆件的应力和变形第11页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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.长板条边缘加热长板条边缘加热三三.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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接

5、应力与变形 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 板板条条中中心心加加热热第13页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 一一 板板条条中中心心加加热热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第14页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 二二.长板条边缘加热长板条边缘加热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第15页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 二二.长板条边缘加热长板条边缘加热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第16页/共77页第二章第二章 焊

6、接应力与变形焊接应力与变形 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，焊件各截面上温度分焊接热源移动，焊件各截面上温度分 布是时间的函数。布是时间的函数。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第17页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2焊接应力和变形的简化方法焊接应力

7、和变形的简化方法(1)除屈服极限外，金属的物理性能和力除屈服极限外，金属的物理性能和力 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 板条不均匀加热的应力和变形板条不均匀加热的应力和变形第18页/共77页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焊焊接接应应力力及及变变形形的的演演变变过过程程第19页/

8、共77页焊焊接接应应力力及及变变形形的的演演变变过过程程第20页/共77页焊焊接接热热应应变变循循环环第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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第21页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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因素、纵向焊接残余应力分布及影响因素（1）焊缝长度的影响）焊缝长度的影响（2）材质的影响）材质的影响（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第22页/共77页2.4 焊焊接接残残余余应应力力第23页/共77

9、页2.4 焊接残余应力焊接残余应力焊焊缝缝长长度度的的影影响响第24页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第25页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第26页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第27页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第28页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形（3）钢钢的的相相变变对对纵纵向向 残残余余应应力力的的影影响响2.4 焊接残余应力焊接残余应力第29

10、页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形横横向向残残余余应应力力的的产产生生 2.4 焊接残余应力焊接残余应力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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 横横向向残残余余应应力力的的产产生生 机机理理2.4 焊接残余应力焊接残余应力第31页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形(2)影响横向残余应力的因素影响横向残余应力的因素 焊缝长度对横向残余应力的影响焊缝长度对横向残余应力的影响2.4 焊接残余应力焊接残余应力第32页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形(2)影响横向残余应力

11、的因素影响横向残余应力的因素 焊接方向和顺序的影响焊接方向和顺序的影响 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第33页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 3厚板中的残余应力厚板中的残余应力2.4 焊接残余应力焊接残余应力第34页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 4封闭焊缝产生的内应力封闭焊缝产生的内应力2.4 焊接残余应力焊接残余应力第35页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力4封封闭闭焊焊缝缝产产生生的的 内内应应力力第36页/共77页5焊焊接接梁梁、拄拄的的残残余余应应力力第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力

12、与变形 2.4 焊接残余应力焊接残余应力第37页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形二、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的影响焊接残余应力对刚度的影响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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形1残残余余应应力力对对静静载载强强度度的的响响2.4 焊接残余应力焊接残余

13、应力第39页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形3残余应力对受压杆件稳定性的影响残余应力对受压杆件稳定性的影响2.4 焊接残余应力焊接残余应力第40页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形4.焊焊接接残残余余应应力力对对刚刚度度的的影影响响2.4 焊接残余应力焊接残余应力第41页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形三、减小残余应力的措施三、减小残余应力的措施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采用加热减应区法采用加热减应区法4机械拉伸法降低残余应力机械拉伸法降低残余应力5焊后热处理焊后热处理6振动法振动法第42页/共7

14、7页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形1采用合理的焊接顺序采用合理的焊接顺序2.4 焊接残余应力焊接残余应力第43页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形4机械拉伸法降低残余应力机械拉伸法降低残余应力2.4 焊接残余应力焊接残余应力第44页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形2.4 焊接残余应力焊接残余应力第45页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.5 焊接残余变形焊接残余变形残余变形可分为：残余变形可分为：纵向收纵向收缩变形；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

15、形；错边变形；错边变形；螺旋型变形。螺旋型变形。第46页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第47页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第48页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第49页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第50页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第51页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第52页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第53页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第54页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与

16、变形 第55页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第56页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第57页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第58页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 第59页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.5 焊接残余变形焊接残余变形第60页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.5 焊接残余变形焊接残余变形第61页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 纵向收缩变形；纵向收缩变形；横向收缩变横向收缩变形形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第62页/共

17、77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 弯曲变形弯曲变形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第63页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 弯弯曲曲变变形形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第64页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 角变形角变形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第65页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 角变形角变形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第66页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 角角变变形形2.5 焊接残余变形焊接残余变形第67页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 八、控制焊接

18、残余变形的措施八、控制焊接残余变形的措施 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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 2.5 焊接残余变形焊接残余变形(1)合理安排焊缝位置合理安排焊缝位置第69页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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）刚性固定法；刚性固定法；（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

19、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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形（1）反反变变形形法法（2）刚刚性性固固定定法法2.5 焊接残余变形焊接残余变形第71页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形（4）合合理理选选择择焊焊接接 方方法法和和规规范范2.5 焊接残余变形焊接残余变形第72页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形（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方方向向。2.5 焊接残余变形焊接残余变形第73页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形（5）选选择择合合理理的的装装焊焊 顺顺序序和和

20、焊焊接接方方向向。2.5 焊接残余变形焊接残余变形第74页/共77页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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？分析横向残余应力产生机理？分析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？试分析钢的相变对焊接残余应力分布有何试分析钢的相变对焊接残余应力分布有何影响？影响？试分析残余应力对受压杆件稳定性影响？试分析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页第二章第二章 焊接应力与变形焊接应力与变形 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？试述弯曲变形产生的原因？试述弯曲变形产生的原因？对比分析不同装焊顺序对工字梁弯曲变形对比分析不同装焊顺序对工字梁弯曲变形的影响的影响?第76页/共77页感谢您的观看。感谢您的观看。第77页/共77页