焊接结构学期末复习 22

学期末复习

2应力集中：接头局部区域的最大应力比平均应力值高的现象。

3.内应力:是指在没有受到外力作用的前提下平衡于物体内部的应力. 4.热应力:由于不均匀的温度造成的内应力.

5.残余应力:如果不均匀的温度场产生了内应力超过材料屈服极限将使局部区域产生塑性变形,当温度恢复初始状态后,将产生新的内应力残存与结构内部.

6.自由变形:当某一金属物体的温度发生了变化或相变,它的尺寸和形状就要发生变化,如果这种变化没有受到外界的任何阻碍,则这种变形称为自由变形.

7.外观变形:金属在受热变化过程当中,若变形不能完全自由变形,只能部分表现出来,把外观表现出来的部分叫外观变形.没有表现出来的叫内部变形.

8.焊接变形的种类:(1)纵向收缩2)横向收缩(3)挠曲变形(4)角变形5)波浪变形(6)错边(7)螺旋变形

4.焊接的残余应力分为哪几类？

答：纵向残余应力、横向残余应力、厚度方向上的残余应力、拘束状态下焊接的内应力、封闭焊缝引起的内应力、相变应力。

7.如何调节焊接残余应力？消除焊接残余应力的方法有那些？ 调节焊接残余应力：1、采取合理的焊接顺序和方向 （1）尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量大的焊缝。 （2）先焊工作时受力大的焊缝。

（3）拼板时应先焊错开的短焊缝，再焊直通的长焊缝。 2、反变形3、锤击或碾压焊道4、加热减应法：

消除残余应力的方法:1、整体高温回火2、局部高温回火3、机械拉伸法4、温差拉伸法5振动法

2.焊接应变的产生原因，如何消除？

答：焊接应变产生的因素很多，根本原因是焊件受热不均匀。其次，焊缝金属收缩、金相组织的变化及焊件刚度不同所致。另外，焊缝位置、装配焊接顺序、焊接方法、焊接参数、焊接方向等也有一定影响。

焊接变形难以预防故焊后需采用一定手法使之消除。 （1）手工矫正法：（2）机械矫正法：（3）火焰加热矫正法 9.预防焊接变形的措施?

一.设计措施(1)合理地选择焊缝的尺寸和形式.截面积越小越好;合理布置焊缝,与中心轴重合或对称;尽量把工作焊缝转化为联系焊缝 (2)尽可能减少不必要的焊缝

(3)合理安排焊缝位置.尽量与中心轴重合或对称;尽量避免交叉焊缝.

二.工艺措施:(1)反变形法(2)刚性固定法(3)合理选择焊接方法和规范(4)采用合理的焊接顺序.①防止变形时,先焊较长的,后焊较短的.②防止应力时,先焊较短的,后焊较长的. 12.焊接过程中调节残余应力? (1)合理的焊接顺序

(2)在焊接密封焊缝时,尽可能增加焊缝的自由度,来降低残余应力 (3)锤击或碾压焊缝

(4)在结构的适当部位加热使之伸长

13.焊后降低残余应力的措施:(1)整体高温回火(2)局部高温回火(3)机械拉伸法(4)震动法(5)温差拉伸法

15.为什么对接接头是最理想的形式:(1)焊后承受的应力小(2)应力集中系数小(3)焊接变

形量相对较

30.对接、搭接、丁字（十字）接头降低应力集中的措施是什么？

①对接接头：在实际生产中只要我们保证焊缝熔透；减小加厚高，使焊缝向母材过渡平顺；提高装配质量，减小焊接错边；选用合适的焊接规范和坡口形式，减小角变形就可以有效的控制对接接头造成的应力集中。②搭接接头：设计搭接接头时，采用联合角焊缝的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。③丁字接头：对重要的丁字接头必须开坡口焊透或采用深熔焊接方法进行焊接。 16.焊缝中产生应力集中的原因? (1)焊缝中的工艺缺陷 (2)不合理的焊缝变形

(3)设计不合理的焊接接头造成较大的应力集中

17.如何选择坡口形式?(1)焊接材料的消耗量,板厚2)可焊道性3)坡口的加工(4)焊接变形 37.什么是脆性断裂？它有何特点？ 答：断裂前没有或只有少量塑性变形，断裂突然发生并快速发展的断裂形式称为脆性断裂 特点：（1）断裂时工作应力很低，一般低于材料的屈服极限。（2）脆断的裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始的。（3）温度降低脆断倾向增加。（4）脆性断口平齐而光亮且与正应力垂

40、材料发生脆性断裂时有什么特点？ 答：1）脆性断裂一般都在应力不高于结构的设计应力和没有显著地塑性变形的情况下发生，不易事先发现和预防，因此往往造成人身伤亡和财产的巨大损失，所以通常称这类破坏为低应力脆性破；

2）塑性材料也发生脆性破坏；

3）脆性断裂总是有构件内部存在宏观尺寸（0.1mm以上）的裂纹源扩展引起的。

4）裂纹源一旦超过某个临界尺寸，裂纹将以极高的速度扩展，并顺势扩展到结构整体，直到断裂，具有突然破坏的性质；

5）中、低强度钢的脆性断裂事故，一般发生在较低的温度，而高强度材料没有明显的温度效应

38.试述延性断裂和解理断裂是如何发生的，断口形貌有何特点？ 延性断裂在断裂前有较大的塑性变形；脆性断裂在断裂前没有或这有少量的塑性变形，断裂突然发生并快速发展。

延性断裂的断口一般呈纤维状，色泽灰暗，边缘有剪切唇，断口附近有宏观的塑性变形；微观特征形态是韧窝，韧窝的实质是材料微区塑形变形形成空洞聚集和长大，导致材料断裂所留下的圆形或椭圆形凹坑。解理断裂的宏观断口平整，一般与主应力垂直，没有可以觉察到的塑性变形，断口有金属光泽；微观特征形态常出现河流花样、舌状花样、扇形花样等 24.影响金属脆性断裂的主要因素:(1)应力状态影响.(2)温度的影响.(3)加载速率的影响.(4)材料状态的影响.

31.预防焊接结构脆性断裂的措施(P210)

(1)正确选用材料.1)按照缺口韧性和试验检验材.2)用断裂韧度评定材料

(2)采用合理的焊接结构设计.1)尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中①在一些结构截面改变的地方,必须设计成平缓过渡,不要形成尖角;②在设计中应尽量采用应力集中系数小的对接接头;③不同厚度的构件的对接接头应当尽可能采用圆滑过渡;④避免和减少焊缝的缺陷,应将焊缝设计布置在便于焊接和检验的地方;⑤避免焊缝的密集.2)尽量减小结构刚度,降低应力集中和附加应力的影响.3)不采用过厚的截面.4)重视附件或不受力焊缝的设计5)减小和消除焊接残余拉伸应力的不利影响

32.疲劳断裂的过程一般由三个阶段所组成:①在应力集中处产生初始疲劳裂纹——裂纹萌

生;②裂纹稳定扩展;③失稳断裂

影响焊接接头疲劳强度的因素?((1)应力集中的影响(2)近缝区金属性能变化的影响(3)残余应力的影响(4)缺陷的影响

23.提高焊接接头疲劳强度的措施。降低焊接接头应力集中有哪些措施 ？ 一、降低应力集中

（a）采用合理的构件结构形式。减少应力集中，以提高疲劳强度。 （b）尽量采用应力集中系数小的焊接接头。

（c）当采用角焊缝时须采取综合措施来提高接头的疲劳强度，采取这些措施可以降低应力集中并消除残余应力的不利影响。 （d）某些情况下，可以通过开缓和槽使力线绕开焊缝的应力集中处来提高接头的疲劳强度。 （e）用表面机械加工的方法，消除焊缝及其附近的各种刻槽，可以降低构件中的应力集中程度提高接头疲劳强度。 二、调整残余应力场

（a）整体处理 ：退火处理；超载预拉伸法

（b）局部处理 ：采用局部加热或挤压使应力集中处产生残余压应力。 三、改善材料的机械性能

表面强化处理可以提高接头的疲劳强度。 四、特殊保护措施 采用一定的保护涂层

34.疲劳强度设计的一般原则?

(1)承受拉伸、弯曲和扭转的构件应采用长而圆滑的过度结构以减少刚度的突然变化 (2)优先选用对接焊缝、单边V形焊缝和K形焊缝,尽可能不用角焊缝 (3)采用角焊缝时最好用双面焊缝,避免使用单面焊缝

(4)采用带有搭接板(盖板)的搭接接头和弯搭接接头,尽可能不用偏心搭接 (5)使焊缝位于低应力区,使缺口效应分散避免其叠加

(6)在焊趾缺口、焊缝根部缺口和焊缝端部缺口之前或之后设置一些缓冲缺口以消除或降低上述缺口部位的应力

(7)承受横向弯曲的构件应缩短支撑间距以减少弯矩 (8)横向力应作用于剪切中心之上以减小扭矩

(9)承受拉伸与弯曲的构件如需加强,则加强件长度应小,以减小加强件对于构件变形的拘束 (10)承受扭转的构件,为避免横截面翘曲受阻可采用切除翼缘端部、翼缘端部斜接等形式以及采用横截面不产生翘曲的型材

(11)使焊缝能包围较大面积或局部增加构件壁厚以减轻外力作用于薄壁构件上时引起的局部弯曲

(12)在薄板范围内合理布置焊缝以减轻弯曲变形

(13)避免能扰乱力流的开口,但与力流垂直的加劲肋板角部应切除

(14)在特别危险的部位以螺栓接头或铆接接头、锻造连接件或铸造连接件代替焊接接头 (15)消除能引起腐蚀的根部间隙

34.提高疲劳强度的工艺措施?(P245) (1)降低应力集中 (2)调整残余应力场 (3)改善材料的表面性能 (4)特殊保护措施

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