电子备课笔记s2.4焊接残余应力残余应力有两种：一种是非拘束状态下产生的焊接残余应力；另一种是受拘束产生的残余应力。在厚度小于20mm的一般结构中，残余应力基本上是双轴应力，在厚度方向的残余应力很小，忽略不计。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(1）焊缝长度的影响长焊缝中部，纵向残余应力基本上保持不变，在两端逐渐降至为零（因为自由边界）。在稳定区，应力达到，如图2-18所示。随长度的缩短，稳定区逐渐减小，直至消失。由此可见，短焊缝中的纵向残余应力比长焊缝中的要小。因此，将长焊缝分段进行焊接，可以减小焊件中的纵向残余应力峰值。实验证明，试板的宽度对纵向残余应力的影响不如长度明显。当宽度为拉伸应力区宽度的几倍时，试板宽度的影响便可以忽略不计。总定区过汉区社汉区速应力u6,热应力变店泰皮力安展阶-焊接座力oT1HIafbi作用方银南电力模向应力厚度方向应力轻高应力切向应力图2-18焊缝长度对纵向残余应力影响（2）材质的影响材质对纵向应力的分布规律有很大的影响，随材料膨胀系数和弹性模数的降低，纵向应力的最大值也会随之降低。11
电子备课笔记 11 §2.4 焊接残余应力 残余应力有两种：一种是非拘束状态下产生的焊接残余应力；另一种是受拘束产生的残 余应力。在厚度小于 20mm 的一般结构中，残余应力基本上是双轴应力，在厚度方向的残余 应力很小，忽略不计。 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 (1) 焊缝长度的影响 长焊缝中部，纵向残余应力基本上保持不变，在两端逐渐降至为零(因为自由边界)。在稳 定区，应力达到ζ s，如图 2-18 所示。随长度的缩短，稳定区逐渐减小，直至消失。由此可见， 短焊缝中的纵向残余应力比长焊缝中的要小。因此，将长焊缝分段进行焊接，可以减小焊件 中的纵向残余应力峰值。 实验证明，试板的宽度对纵向残余应力的影响不如长度明显。当宽度为拉伸应力区宽度 的几倍时，试板宽度的影响便可以忽略不计。 （2）材质的影响 材质对纵向应力的分布规律有很大的影响，随材料膨胀系数和弹性模数的降低，纵向应 力的最大值也会随之降低。 图 2-18 焊缝长度对纵向残余应力影响
电子备课笔记如图2-19表示在高温时不同材料屈服强度的变化情况，这直接关系到压缩塑性变形的积累，最终导致焊接残余应力和变形的变化。一些金属如和钼及铝等，具有相当宽的拉伸残余应力范围。因为它们在很宽温度范围内的屈服强度相当低，因而使得压缩塑性变形区变得比较宽，冷却后形成如图2-20所示的纵向残余应力分布。焊接这些金属时，焊接变形是一个难以解决的问题。图2-21是高强度钢对接焊缝中出现的纵向残余应力分布图。这类高强度钢焊件中的最大拉伸残余应力远低于屈服应力。图中曲线0为低碳钢焊件中典型的残余应力分布，焊缝处的最大残余应力值高达材料的屈服应力。曲线1、2、3表示HY-130或HY-180等一些高强度钢焊件中可能出现的纵向残余应力分布。假如最大残余拉伸应力高达屈服应力，1400m280银210超高强度钢1050ea 01700高强度销低碳钢350租-70一锯25501002000300050007510004000温度，“F距离，mm图2-19高温时不同材料屈服强度变化图2-20纵向残余应力分布T,cTc/AcAcsAcAnsAct2AnT600cME,%2,%中线(6)离焊缝中线的距离(a)图2-21高强度钢对接焊缝纵向残余应力图2-22相变温度12
电子备课笔记 12 如图 2-19 表示在高温时不同材料屈服强度的变化情况，这直接关系到压缩塑性变形的积 累，最终导致焊接残余应力和变形的变化。一些金属如铌和钽及铝等，具有相当宽的拉伸残 余应力范围。因为它们在很宽温度范围内的屈服强度相当低，因而使得压缩塑性变形区变得 比较宽，冷却后形成如图 2-20 所示的纵向残余应力分布。焊接这些金属时，焊接变形是一个 难以解决的问题。图 2-21 是高强度钢对接焊缝中出现的纵向残余应力分布图。这类高强度钢 焊件中的最大拉伸残余应力远低于屈服应力。图中曲线 0 为低碳钢焊件中典型的残余应力分 布，焊缝处的最大残余应力值高达材料的屈服应力。曲线 1、2、3 表示 HY-130 或 HY-180 等 一些高强度钢焊件中可能出现的纵向残余应力分布。假如最大残余拉伸应力高达屈服应力， 图 2-19 高温时不同材料屈服强度变化 图 2-20 纵向残余应力分布 图 2-21 高强度钢对接焊缝纵向残余应力 图 2-22 相变温度