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焊接應力產(chǎn)生的原因一、焊接（殘余）應力和焊接（殘余）變形的成因鋼結構的焊接過程是在焊件局部區(qū)域加熱融化后又冷卻凝固的熱過程。由于焊接時熱量分布不均勻，導致焊件不均勻的膨脹和收縮，從而使焊件內部殘存應力并引起變形，此即為焊接殘余應力和焊接殘余變形。

4.5焊接（殘余）應力和焊接（殘余）變形二、焊接應力的種類1.焊接殘余應力的分類

▲縱向焊接應力：長度方向的應力▲橫向焊接應力：垂直于焊縫長度方向且平行于構件表面的應力；▲厚度方向焊接應力：垂直于焊縫長度方向且垂直于構件表面的應力。

2.焊接殘余應力的成因a)焊接過程是一個不均勻的加熱和冷卻過程，焊件上產(chǎn)生不均勻的溫度場，焊縫處可達1600oC，而鄰近區(qū)域溫度驟降。（1）縱向焊接殘余應力b)高溫鋼材膨脹大，但受到兩側溫度低、膨脹小的鋼材限制，產(chǎn)生熱態(tài)塑性壓縮，焊縫冷卻時被塑性壓縮的焊縫區(qū)趨向收縮，但受到兩側鋼材的限制而產(chǎn)生拉應力。對于低碳鋼和低合金鋼，該拉應力可以使鋼材達到屈服強度。c)焊接殘余應力是無荷載的內應力，故在焊件內自相平衡，這必然在焊縫稍遠區(qū)產(chǎn)生壓應力。+--500oC800oC300oC300oC500oC800oC施焊方向8cm64202468cm（2）橫向焊接殘余應力產(chǎn)生的原因:a)

焊縫的縱向收縮，使焊件有反向彎曲變形的趨勢，導致兩焊件在焊縫處中部受拉，兩端受壓；b)焊接時已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的橫向膨脹，產(chǎn)生橫向塑性壓縮變形。焊接冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應力，因應力自相平衡，更遠處焊縫則產(chǎn)生拉應力；應力分布與施焊方向有關。

以上兩種應力的組合即為橫向焊接應力(a)焊縫縱向收縮時的變形趨勢-+-(b)焊縫縱向收縮時的橫向應力xy+-+施焊方向(c)焊縫橫向收縮時的橫向應力xy-+-+(d)焊縫橫向殘余應力yx-++施焊方向(e)-+-施焊方向(f)xyyx不同施焊方向下,焊縫橫向收縮時產(chǎn)生的橫向殘余應力（3）沿厚度方向的焊接殘余應力a)在厚鋼板的焊接連接中，焊縫需要多層施焊。-+-321σxσyσzb)焊接時沿厚度方向已凝固的先焊焊縫，阻止后焊焊縫的膨脹，產(chǎn)生塑性壓縮變形。焊縫冷卻時，后焊焊縫的收縮受先焊焊縫的限制而產(chǎn)生拉應力，而先焊焊縫產(chǎn)生壓應力，因應力自相平衡，更遠處焊縫則產(chǎn)生拉應力。c)因此，除了橫向和縱向焊接殘余應力

x

，

y外，還存在

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