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2013 年 11 月 28 日 上午 7:34

洁净电子厂房-洁净厂房安装-洁净厂房改造

 

有一定的塑性,拉力 就仅由受压的弹性区承担。两侧受压区应力由原来受压逐渐变为受拉, 

最后应力也达到屈服点 “!

,这时全截面应力都达到 “! 

图 “# $# %&)。 

由于焊接应力自相平衡,故受拉区应力面积 #’ 

实际为总残余拉力)必然和受压区应力面积

#( 

总残余压力)相等,即 #’ ) #( ) $%”!

。则构件全截面达到屈服点 “! 

时所承受的外力 !! ) #( * 

& + $%”! ) &%”!

。而 &%”! 

即是无焊接应力且无应力集中现象的轴心受拉构件,当全截面上的应

力达到 “! 

时所承受的外力。由此可知,有焊接应力构件的承载能力和无焊接应力者完全相同,

即焊接应力不影响结构的强度。

,)对结构刚度的影响 

构件上的焊接应力会降低结构的刚度。仍以图 “# $# % 为例,由于截面的 $% 部分的拉应力已 

达 “!

,这部分的刚度为零,则具有图 “# $# %- 所示残余应力的拉杆的抗拉刚度为(& + $%’,而无残 

图 “# $# ./ 三向交叉焊缝 

的残余应力

余应力的相同截面的拉杆的抗拉刚度为 &%’,显然 &%’ 0& + $%’,即有 

焊接残余应力的杆件的抗拉刚度降低了,在外力作用下其变形将会较无

残余应力的大,对结构工作不利。残余应力的存在将较大的影响压杆的

稳定性,有关内容将在第 章介绍。 

)对低温冷脆的影响 

焊接残余应力对低温冷脆的影响经常是决定性的,必须引起足够的

重视。在厚板和具有严重缺陷的焊缝中,以及在交叉焊缝(图 “# $# .)的 

情况下,产生了阻碍塑性变形的三轴拉应力,使裂纹容易发生和发展。

$)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屈服点,此部

位正是形成和发展疲劳裂纹最为敏感的区域。因此,焊接残余应力对结

构的疲劳强度有明显不利影响。

!” 焊接变形的影响 

焊接变形是焊接结构中经常出现的问题。焊接构件出现了变形,就需要花许多工时去矫正。

比较复杂的变形,矫正的工作量可能比焊接的工作量还要大。有时变形太大,甚至无法矫正,变

成废品。

焊接变形不但影响结构的尺寸和外形美观,而且有可能降低结构的承载能力,引起事故。

#” $” #% 减少焊接应力和变形的措施 

可通过合理的焊缝设计和焊接工艺措施来控制焊接结构焊接应力和变形。

&” 合理的焊缝设计 

1)合理的选择焊缝的尺寸和形式,在保证结构的承载能力的条件下,设计时应该尽量采用 

较小的焊缝尺寸。因为焊缝尺寸大,不但焊接量大,而且焊缝的焊接变形和焊接应力也大。

,)尽可能能减少不必要的焊缝。在设计焊接结构时,常常采用加劲肋来提高板结构的稳 

定性和刚度。但是为了减轻自重采用薄板,不适当地大量采用加劲肋,反而不经济。因为这样做

不但增加了装配和焊接的工作量,而且易引起较大的焊接变形,增加校正工时。

)合理地安排焊缝的位置。安排焊缝时尽可能对称于截面中性轴,或者使焊缝接近中性 

轴(图 “# $# 2-(),这对减少梁、柱等构件的焊接变形有良好的效果。而图 “# $# 2& 和图 “# $# 23 

’$ ” / / 

的焊缝布置易引起焊接变形。

!)尽量避免焊缝的过分集中和交叉。如几块钢板交汇一处进行连接时,应采用图 “# !# $% 

的方式,避免采用图 “# !# $& 的方式,以免热量集中,引起过大的焊接变形和应力,恶化母材的组 

织构造。又如图 “# !# $’ 中,为了让腹板与翼缘的纵向连接焊缝连续通过,加劲肋进行切角,其与 

翼缘和腹板的连接焊缝均在切角处中断,避免了三条焊缝的交叉。

图 “# !# $( 焊缝布置举例 

))尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。如图 “# !# $* 的构造措施是正确的,而图 “# !# $+ 

的构造常引起厚板的层状撕裂(由约束收缩焊接应力引起的)。

!” 合理的工艺措施 

,)采用合理的焊接顺序和方向。尽量使焊缝能自由收缩,先焊工作时受力较大的焊缝或 

收缩量较大的焊缝。如图 “# !# – 示在工地焊接工字梁的接头时,应留出一段翼缘角焊缝 ” 最后 

焊接,先焊受力最大的翼缘对接焊缝 ,,再焊腹板对接缝 .。又如图 “# !# / 所示的拼接板的施焊 

顺序:先焊短焊缝 ,.,最后焊长焊缝 ,可使各长条板自由收缩后再连成整体。上述措施均可有 

效地降低焊接应力。

图 “# !# -( 按受力大小确定焊接顺序 

,.—对接焊缝;“—角焊缝 

图 “# !# /( 按焊缝布置确定焊接次序 

(

.)采用反变形法减小焊接变形或焊接应力。事先估计好结构变形的大小和方向,然后在 

装配时给予一个相反方向的变形与焊接变形相抵消,使焊后的构件保持设计的要求,例如图

0 “# !( 焊接残余应力和焊接变形 $#

 

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