当前课程知识点:钢结构制作与安装 > 第三章 钢结构连接 > 3.2 焊接工艺、焊接应力及变形 焊接缺陷 > 3.2.2 焊接残余应力及变形
焊接残余应力及变形
学习目标
一了解焊接残余应力
二掌握焊接应力对结构性能的影响
三了解焊接残余变形
四掌握消除残余应力及变形的方法
一焊接残余应力
焊件在施焊过程中
由于受到不均匀的电弧高温作用
在焊件中将产生变形和应力
称为热变形和热应力
冷却后
焊件中将残存反向的应力和变形
称为焊接应力和焊接变形
由于这种应力和变形是焊件经焊接
并冷却到室温以后残留于焊件中的
故又称为焊接残余应力和焊接残余变形
它们是焊缝及其附近金属塑性变形的结果
焊接残余应力的分类
焊接应力包括
沿焊缝长度方向的纵向应力
垂直于焊缝长度方向的横向应力
和沿厚度方向的焊接应力
这三种应力形成同号三轴应力
将大大降低连接的塑性性能
二焊接应力对结构性能的影响
一对结构静力强度的影响
在常温下工作并具有一定塑性的钢材
在静荷载作用下
焊接应力不影响结构的静力强度
二对结构刚度的影响
焊接残余应力的存在会增大结构的变形
从而降低结构的刚度
三对受压构件稳定承载力的影响
焊接残余应力
使构件的有效面积和有效惯性矩减小
即构件的刚度减小
从而必定降低其稳定承载能力
四对低温冷脆的影响
在厚板或具有交叉焊缝中
将产生三向焊接拉应力
阻碍了塑性变形的发展
增加了钢材在低温下的脆断倾向
因此
降低或消除焊缝中的残余应力
是改善结构低温冷脆性能的重要措施
五对疲劳强度的影响
在焊缝及其附近的主体金属残余拉应力
通常达到钢材的屈服点
因此部位正是形成和发展
疲劳裂纹最为敏感的区域
故焊接残余应力会降低结构的疲劳强度
三焊接变形
在焊接过程中
由于不均匀的加热和冷却
焊缝区在纵向和横向收缩时
势必导致构件产生
局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转等
包括纵、横向收缩、弯曲变形
角变形、波浪变形和扭曲变形等
通常是几种变形的组合
任一焊接变形
超过钢结构工程施工质量检验规范的规定时
必须进行校正
以免影响构件在正常使用条件下的承载力
减小焊接应力和焊接变形的措施
一设计措施
一焊接位置的安排要合理
尽可能使焊缝对称于构件截面的中性轴
以减小焊接变形。
二采用适宜的焊脚尺寸和焊缝长度
三焊缝不宜过分集中
当几块钢板交汇一处进行连接时
由于热量高度集中
会引起过大的焊接变形
同时焊缝及主体金属也会发生组织改变
四尽量避免两条或三条焊缝垂直交叉
例如梁腹板加劲肋
与腹板及翼缘的连接焊缝应中断
以保证主要焊缝(翼缘与腹板的连接焊缝)连续通过
五尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。
二工艺措施
一采用合理的施焊次序
例如钢板对接时采用分段退焊
厚焊缝采用分层焊
工字形截面按对角跳焊
钢板分块拼接等
二采用反变形
施焊前给构件一个与焊接变形反方向的预变形
使之与焊接所引起的变形相抵消
从而达到减小焊接变形的目的
三对于小尺寸焊件
焊前预热
或焊后回火加热至600℃左右
然后缓慢冷却
可以消除焊接应力和焊接变形
也可以采用刚性固定法
将构件加以固定来限制焊接变形
但却增加了焊接残余应力。
这节课主要学习了
焊接残余应力的概念及焊接应力对结构性能的影响
残余变形的分类及
消除残余应力及变形的方法
再见
-1.1 说课
--说课
-1.2 钢结构的特点
--钢结构的特点
--钢结构的特点
-1.3 钢结构的应用和发展
--钢结构应用与发展
-1.4 学习本门课程的方法
-2.1 建筑钢材的主要力学性能及其影响因素
--钢材的力学性能
-2.2 钢材的种类、规格及选择
--钢材的种类,规格及选择
-3.1 钢结构连接的种类
--钢结构连接的种类
-3.2 焊接工艺、焊接应力及变形 焊接缺陷
--钢结构焊接工艺 焊接残余应力及焊接残余变形
-3.3 焊缝连接形式及焊缝标注
-3.4 对接焊缝连接
--对接焊缝构造
-3.5 角焊缝连接
--角焊缝构造
-3.6 螺栓连接
--螺栓连接
-4.1 轴心受力构件
--测试 轴心受压构件
-4.2 受弯构件
--受弯构件习题
-4.3 拉弯和压弯构件
--测试 拉弯和压弯构件
-5.1 钢屋盖结构体系组成及形式
--钢屋盖结构体系组成
-5.2 钢屋盖的杆件和节点构造
--测试 钢屋盖的杆件和节点构造
-5.3 钢屋盖支撑体系
--钢屋盖支撑体系
--测试 钢屋盖支撑体系
-5.4 钢屋架施工图识读
-6.1 门式刚架结构的组成和形式
--门式刚架的特点
--测试 门式刚架的组成
--门式刚架结构形式
-6.2 门式刚架构造
--门刚梁柱构造
--主刚架节点构造
--端刚架构造
--屋面系统构造
-6.3 门式刚架施工图识读
--门式刚架详图识读
--支撑的布置及详图识读
--檩条墙梁布置图及其详图识读
-6.4 轻型门式刚架的制作和安装
--钢结构加工制作
--门刚安装
-7.1 多高层钢结构的形式与组成
--7.1 测试 多高层钢结构的形式及组成
-7.2 钢框架结构体系构造
--7.2.1 测试 框架梁、框架柱构造
--7.2.2 测试 中心支撑
--7.2.3 测试 偏心支撑
--7.2.4 测试 钢与混凝土组合楼盖
--7.2.5 测试 钢与混凝土组合梁
--7.2.6 测试 压型钢板与混凝土组合楼板
-7.3 钢框架施工图识读
--7.3.1 结构施工图简介
-8.1 网架结构的组成与形式
--8.1 网架结构的组成与形式
-8.2 网架结构体系的构造
--网架结构的构造
--8.2 测试 网架结构体系的构造
-8.3 网架结构体系施工图的识读