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焊接残余应力影响范围

2022/07/16141 作者:佚名
导读:对结构或构件的影响 焊接残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。 对结构刚度的影响 当外载产生的应力δ与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点fy时,这

对结构或构件的影响

焊接残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。

对结构刚度的影响

当外载产生的应力δ与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点fy时,这一区域的材料就会产生局部塑性变形,丧失了进一步承受外载的能力,造成结构的有效截而积减小,结构的刚度也随之降低。结构上有纵向和横向焊缝时(例如工字梁上的肋板焊缝),或经过火焰校正,都可能在较大的截面上产生残余拉伸应力,虽然在构件长度上的分布范围并不太大,但是它们对刚度仍然能有较大的影响。特别是采用大量火焰校正后的焊接梁,在加载时刚度和卸载时的回弹量可能有较明显的下降,对于尺寸精确度和稳定性要求较高的结构是不容忽视的。

对静载强度的影响

如果材料是脆性材料,由于材料不能进行塑性变形,随着外力的增加,构件中不可能应力均匀化。应力峰值将不断增加,直至达到材料的屈服极限,发生局部破坏,最后导致整个构件断裂。脆性材料残余应力的存在,会使承载能力下降,导致断裂。对于塑性材料,在低温环境下存在三向拉伸残余应力的作用,会阻碍塑性变形的产生,从而也会大大降低构件的承载能力。

对于焊接构件,只要构件和焊道本身具有较好的塑性变形能力(没有低温、动荷载等使钢材变脆的不利因素),残余应力不会降低构件的静力强度。因为有残余应力的构件承受逐渐增大的轴心拉力时,外荷载引起的拉应力将叠加截面的残余应力。在加载过程中,应力不断增加,当叠加总应力达到材料的屈服极限fy,构件中存在残余拉应力的截而提前进入塑性区,后增长的外荷载仅由截而的弹性区承担,随荷载的增大,弹性区减少,塑性区增大,内部应力不断叠加,应力发生重新分布,直至整个截面上的应力达到材料的屈服极限时为止。由于截面残余应力为自相平衡应力分布,故静力荷载相等,即残余应力不会降低构件的静力强度。但是塑性材料在一定条件下会失去塑性,变成脆性或者构件材料塑性较低,残余应力将会影响构件的静力强度。因为构件无足够的塑性变形产生,在加载过程中,应力峰值不断增加,直至达到材料强度极限后发生破坏。因而残余应力对其有影响。

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