【正文】 習(xí)題： (一周后的今天提交 ） 。 2 工藝上的措施 (2)采用反變形 施焊前給構(gòu)件以一個與焊接變形反方向的預(yù)變形 ， 使之與焊接所引起的變形相抵消 ， 從而達到減小焊接變形的目的 (3)對于小尺寸焊件 ， 焊前預(yù)熱 ， 或焊后回火加熱至 600℃ 左右 ， 然后緩慢冷卻 ， 可以消除焊接應(yīng)力和焊接變形 。 (5)盡量避免在母材厚度方向的收縮應(yīng)力 [圖 (i)]。 如采用圖 (f)的方式 ， 由于熱量高度集中 ， 會引起過大的焊接變形 ， 同時焊縫及基本金屬也會發(fā)生組織改變 。 焊縫尺寸過大容易引起過大的焊接殘余應(yīng)力 。 3． 5． 4 減少焊接應(yīng)力和焊接變形的措施 1 設(shè)計上的措施 (1)焊接位置的安排要合理 只要結(jié)構(gòu)上允許 ， 應(yīng)盡可能使焊縫對稱于構(gòu)件截面的中性軸 ， 以減小焊接變形 ，例如圖 (a)和圖 (c)所示的情況 。 類型如下圖 。因此 ， 焊接殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的疲勞強度有明顯不利影響 。因此 ， 降低或消除焊縫中的殘余應(yīng)力是改善結(jié)構(gòu)低溫冷脆性能的重要措施之一 。 對于軸心受壓構(gòu)件，焊接殘余應(yīng) 力 還 使其 彎 曲剛度減小，從而降 低了壓桿的穩(wěn)定承載力 ，這方面內(nèi)容將在第 5 章論述。 顯然 1?? ＞ 2???？梢娪袩o焊接應(yīng)力 ， 結(jié)構(gòu)的最終強度承載力都為 Btfy 2 對結(jié)構(gòu)剛度的影響 ? 1 構(gòu)件上存在焊接殘余應(yīng)力會降低結(jié)構(gòu)的剛度 。 3． 5． 2 焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響 1 對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響 在軸心力 N作用下 ， 部分截面的焊接拉應(yīng)力已達屈服點 ，應(yīng)力不再增加 ， 如果鋼材具有一定的塑性 ， 拉力 N就僅由受壓彈性區(qū)承擔(dān) 。 3． 5． 2 焊接應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響 1 對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響 對常溫下具有一定塑性的鋼材 ， 焊接應(yīng)力不影響結(jié)構(gòu)靜力強度 。 因此 ， 除有縱向和橫向焊接應(yīng)力外 ， 還存在著沿鋼板厚度方向的焊接應(yīng)力 (圖 )。 橫向焊接應(yīng)力為上述兩種原因產(chǎn)生的合應(yīng)力 [圖 (d)]。 2 橫向焊接應(yīng)力 （ 和焊縫軸線方向垂直 ） 橫向焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因有二： ② ：由于先焊的焊縫已經(jīng)凝固 ，阻止后焊的焊縫在橫向自由膨脹 ，使其發(fā)生橫向的 熱塑性壓縮 。 焊接應(yīng)力是一種無荷載作用下的內(nèi)應(yīng)力 ， 因此會在焊件內(nèi)部自相平衡 ， 這就必然在距焊縫稍遠區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力 [圖 (c)]。 冷卻過程中時 ， 被熱塑性壓縮的焊縫要本能性縮短 ， 但兩側(cè)有剛度的鋼材會阻止其收縮 ， 從而在焊縫附近產(chǎn)生 縱向拉應(yīng)力 。 1 縱向焊接應(yīng)力 （和焊縫軸線方向平行） 升溫過程中 ， 不均勻的溫度場產(chǎn)生 和焊縫軸線方向平行的 不均勻膨脹 。 3． 5． 1 焊接應(yīng)力的分類和產(chǎn)生的原因 1 縱向焊接應(yīng)力 焊接過程是一個 不均勻加熱和冷卻的 過程 。 種類有有沿焊縫長度方向的縱向焊接應(yīng)力 ， 垂直于焊縫長度方向的橫向焊接應(yīng)力和沿厚度方向的焊接應(yīng)力 。 ? 部分焊透對接焊縫的最小有效厚度為 ， t為坡口所在焊件的較大厚度 (單位取 mm)。 的 V形坡口焊縫 ， 考慮到焊縫根部處不易焊滿 ， 因而將 he降低 ， 即 he =； 對單邊 V形坡口焊縫則取 he = S— 3mm。 其焊縫有效高度和 焊縫根部至焊縫表面 (不考慮余高 )的最短距離 S相關(guān) f?2 部分焊透的對接焊縫 對 U形和坡口角度 ≥60176。 要求 ：部分焊透的對接焊縫必須在設(shè)計圖上注明坡口的形式和尺寸 。 2 部分焊透的對接焊縫 說明 ： 當(dāng)受力很小，焊縫主要起聯(lián)系作用；或焊縫受力雖然較大，但采用焊透的對接焊縫將使強度不能充分發(fā)揮時，可采用不焊透的對接焊縫。tlVw≤ wvf wW —— 焊縫截面抵抗矩； wS —— 焊縫截面面積矩； wI —— 焊縫截面慣性矩。 計算證明 ， 焊縫與作用力間的夾角滿足 tgθ≤ ， 斜焊縫的強度不低于母材強度 ， 可不再進行驗算 （ 留為思考題 ） 。當(dāng)未采用引弧板時，取實際長度減去 2 t ； t — 在對接接頭中連接件的較小厚度，在 T 形接頭中為腹板厚度； wtf—— 對接焊縫的抗拉、抗壓強度設(shè)計值。 當(dāng)缺陷面積與焊件截面積之比超過 5%時 ， 對接焊縫的抗拉強度將明顯下降 。 但由于焊接技術(shù)問題 ， 焊縫中可能有氣孔 、 夾渣 、咬邊 、 未焊透等缺陷 。 三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多 ， 故其抗拉強度為母材強度的 85%， 當(dāng)受拉時要求計算 。 對接焊縫的計算 1 焊透的對接焊縫的計算 對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號 、 焊條型號及焊縫質(zhì)量的檢驗標(biāo)準(zhǔn)等因素有關(guān) 。 3． 4 對接焊縫的構(gòu)造與計算 ? 3 設(shè)置引弧板： ? 在焊縫的起滅弧處 ， 常會出現(xiàn)弧坑等缺陷 ， 這些缺陷對承載力影響極大 ， 故焊 接一般應(yīng)設(shè)置引弧板(圖 )， 焊后將割除 。 對接焊縫坡口形式的選用 ， 應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 《 手工電弧焊焊接頭的基本型式與尺寸 》 和 《 埋弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸 》 的要求進行 。 3． 4 對接焊縫的構(gòu)造與計算 斷面要求 ： 對于較厚的焊件 (t＞ 20mm)， 則 采用 U形 、 K形和 X形坡口(圖 )。 對于一般厚度 (t=10~20mm)的焊件可采用具有斜坡口的 單邊 V形或 V形 焊縫 。 坡口形式與焊件厚度有關(guān) 。＜ ≤135186?！? ＜ 90186。 f? ??f3． 3． 5 斜角角焊縫的計算 ? 在確定焊縫有效厚度時 (圖 )， 假定焊縫在其所成夾角的最小斜面上發(fā)生破壞 。 但考慮到以前對斜角角焊縫很少研究；而且我國采用的計算公式也是根據(jù)直角角焊縫簡化得出的 。 同樣 ， 在確定形心位置以及計算扭矩下所產(chǎn)生的應(yīng)力時 ， 也沒有考慮焊縫方向 ， 而只在最后驗算式中引起了系數(shù) ，上面計算方法有一定的近似性 。 實際上 ， 在圖 ，水平焊縫為正面焊縫 ， 而豎直焊縫為側(cè)面焊縫 ， 兩者單位長度分擔(dān)的應(yīng)力是不同的 ， 前者較大后者較小 。 在扭距 T 作用下， A 點 ( 或 A ? 點 ) 的應(yīng)力為： ? T =PIrT ? =yxIIrT?? 將 ? T 沿 x 軸和 y 軸分解為兩分力 ? T x = ? T ? ??s i nPIrT ? ??rryPyIrT ? ? T y = ? T ? ??co sPIrT ? ??rrxPxIrT ? 由剪力 V 在焊縫群引起的剪應(yīng)力? V 按均 勻分布， 則在 A 點 ( 或 A ?點 ) 引起的應(yīng)力為 ?V y =? welhV 則 A 點受到垂直于焊縫長度方向的應(yīng)力為 ?f = ?Ty + ?V y 沿焊縫長度方向的應(yīng)力為 ?T x ，則 A 點的合應(yīng)力滿 足的強度條件為 ： 22TxfVyTy????????????? ?≤ wff當(dāng)連接直接承受動態(tài)荷載時，取?f?。 （ 2 ）圍焊承受剪力和扭矩作用時的計算 計算角焊縫在扭矩 T 作用下產(chǎn)生的應(yīng)力時，是基于下列假定： ①被連接件是絕對剛性的，它有繞焊縫形心 O 旋轉(zhuǎn)的趨勢，而角焊縫本身是彈性； ② 角焊縫群上任一點的應(yīng)力方向垂直于該點與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長度 r 成正比。 （ 2 ）圍焊承受剪力和扭矩作用時的計算 下 圖所示為采用三面圍焊搭接連接。故環(huán)形角焊縫承受扭矩 T 作用時，可視為薄壁圓環(huán)的受扭問題。 腹板焊縫承受兩種應(yīng)力的聯(lián)合作用， 設(shè)計控制點為翼緣焊縫與腹板焊縫的交點處 A ，此處的彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力分別按下式計算 ? f 2 =wIM ?22h ?f =? ??22 welhV 式中 ? ??22 welh— 腹板焊縫有效截面積之和； 2h—— 腹板焊縫的 實際長度。 因此，計算時通常假設(shè)腹板焊縫承受全部剪力，而彎矩則由全部焊縫承受 。由于翼緣的豎向剛度較差，在剪力作用下，如果沒有腹板焊縫存在，翼緣將發(fā)生明顯撓曲。 weyeyylhNAN2???則焊縫的強度計算式為 22fff????????????≤wff 當(dāng)連接直接承受動力 荷載作用時，取 ?f?。焊縫計算截面上的應(yīng)力分布如圖 3 . 2 6 ( b ) 所示， 2 承受彎矩、軸心力或剪力聯(lián)合作用的 角焊縫連接計算 圖中 A 點應(yīng)力最大為控制設(shè)計點。 （ 1 ） 單耳板連接： 下 圖所示的雙面角焊縫連接承受偏心斜拉力 N 作用 。 當(dāng)桿件受力很小時，可采用 L 形圍焊 [ 圖3 . 2 3 ( c ) ] 。 對于兩面?zhèn)群?[ 圖 (a) ] ，因 N3=0 ，得NaN11? NaN22? 求得各條焊縫所受的內(nèi)力后，按構(gòu)造要求 ( 角焊縫的尺寸限制 )假定肢背和肢尖焊縫的焊腳尺寸，即可求出焊縫的計算長度。 對于三面圍焊，可先假定正面角焊縫的焊腳尺寸 hf3，求出正面角焊縫所分