焊接結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)資料

1、1.焊接結(jié)構(gòu)與鉚接結(jié)構(gòu)相比有什么特點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)1) 焊接接頭強(qiáng)度高。2) 焊接構(gòu)件設(shè)計(jì)靈活性大。3) 焊接接頭密封性好。4) 焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單。5) 易于構(gòu)件的變更和改型。6） 焊接構(gòu)件的成品率高。缺點(diǎn)1)焊接結(jié)構(gòu)具有較大的焊接應(yīng)力和變形2)對(duì)應(yīng)力集中敏感3)焊接接頭的性能不均勻2.構(gòu)件焊接性及影響因素。與“材料焊接性”的概念相比，構(gòu)件焊接性的意義更為廣泛，它可以包括：“材料的焊接適應(yīng)性”、“設(shè)計(jì)的焊接可靠性”、“制造的焊接可行性”。焊接殘余應(yīng)力和焊接變形是焊接性的重要組成部分，它影響到冷熱裂紋的產(chǎn)生，使用性能并妨礙制造過(guò)程。影響因素：1）與材料相關(guān)的因素 母材和填充材料的類(lèi)型（化學(xué)）成分和顯微組

2、織2）與設(shè)計(jì)有關(guān)的因素 構(gòu)件的形狀、尺寸、支撐條件和負(fù)載、焊接類(lèi)型、厚度和配置3）與制造有關(guān)的因素 焊接方法、速度、操作、坡口形狀、焊接順序、多層焊、定位焊、夾緊、預(yù)熱和焊后熱處理。3.焊接內(nèi)應(yīng)力種類(lèi)，溫度應(yīng)力產(chǎn)生原因。分類(lèi)：按作用時(shí)期分: 焊接過(guò)程中出現(xiàn)的稱(chēng)瞬時(shí)應(yīng)力(熱應(yīng)力或溫度應(yīng)力);焊接后保留下來(lái)的稱(chēng)殘余應(yīng)力。 按分布范圍分:宏觀內(nèi)應(yīng)力(范圍一般與結(jié)構(gòu)尺寸相當(dāng))、微觀內(nèi)應(yīng)力(晶粒尺寸)和超微觀內(nèi)應(yīng)力（晶格)。 溫度應(yīng)力產(chǎn)生原因：熱應(yīng)力是由于構(gòu)件不均勻受熱引起的。物體受熱膨脹，冷卻收縮，即溫度變化引起變形。若課、可自由變形，則變形是溫度變化唯一反映，若受拘束，則在物體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，即為溫

3、度應(yīng)力。 4.自由變形、外觀變形和內(nèi)部變形的區(qū)別。1)自由變形: 一端固定的直桿均勻加熱時(shí)，桿件將自由伸長(zhǎng)LT，所得的變形稱(chēng)之為自由變形。2）外觀變形: 假如桿件受到約束，實(shí)際只能伸長(zhǎng)Le，這是可見(jiàn)的變形，稱(chēng)之為外觀變形。3）內(nèi)部變形 :由于存在約束，桿件在自由狀態(tài)下所應(yīng)有的變形與實(shí)際存在的變形有所不同，構(gòu)件內(nèi)部由于壓縮而未表現(xiàn)出來(lái)的那部分變形L，稱(chēng)為內(nèi)部變形。5.縱向和橫向殘余應(yīng)力的分布與影響因素。1)與焊縫方向平行的應(yīng)力稱(chēng)為縱向應(yīng)力，用x表示。（1）低碳鋼情形：對(duì)長(zhǎng)板條和細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，焊縫及其附近區(qū)域中的縱向應(yīng)力是拉應(yīng)力，數(shù)值一般達(dá)到材料的屈服極限（2）鈦、鋁合金的特殊性: 應(yīng)力分布總的規(guī)律和

4、低碳鋼相似，但不同的材料引起縱向應(yīng)力變化的規(guī)律不同。 材焊縫中的縱向應(yīng)力較低，一般僅為0.50.8ss（母材的屈服極限）。鋁材焊縫中的縱向應(yīng)力亦較低，一般僅為0.60.8 ss（母材的屈服極限）。(3)圓筒上環(huán)形焊縫引起的縱向應(yīng)力（對(duì)圓筒來(lái)講就是切向應(yīng)力）的分布與平板不同。當(dāng)圓筒直徑與厚度之比較大時(shí)，sx的分布和平板上的情況相似。切向的最大應(yīng)力可以達(dá)到ss 。當(dāng)直徑比較小時(shí)， sx有所降低。2) 垂直于焊縫方向的應(yīng)力稱(chēng)為橫向應(yīng)力，用y表示?？煞譃閮蓚€(gè)組成部分: 是由于焊縫及其附近的塑性變形區(qū)的縱向收縮所引起的。焊縫兩端部分為壓應(yīng)力，中心部分為拉應(yīng)力。壓應(yīng)力的最大值比拉應(yīng)力大得多。對(duì)長(zhǎng)焊縫來(lái)說(shuō)中

5、心部分的拉應(yīng)力將有所降低，逐漸趨近于零。是由焊縫及其附近塑性變形區(qū)的橫向收縮的不同時(shí)性所引起的。s²y的分布與焊接方向、分段方法以及焊接順序有關(guān)。當(dāng)從中間向兩端焊時(shí)， s²y的分布是中心部分為壓應(yīng)力，兩端部分為拉應(yīng)力。如果從兩端向中心部分焊接，則s²y的分布是中心部分為拉應(yīng)力，兩端部分為壓應(yīng)力。橫向應(yīng)力的兩個(gè)組成部分s¢y和s²y是同時(shí)存在的，最終的橫向應(yīng)力sy是它們兩者的合成。6.橫向焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因及分布規(guī)律？焊接順序?qū)M向殘余應(yīng)力分布有何影響？橫向殘余應(yīng)力產(chǎn)生的直接原因是來(lái)自焊縫冷卻時(shí)的橫向收縮，間接原因來(lái)自焊縫的縱向收縮。另外，表面以

6、及內(nèi)部不同的冷卻速度和可能疊加的相變過(guò)程也可能影響應(yīng)力的分布。 是由于焊縫及其附近的塑性變形區(qū)的縱向收縮所引起的。焊縫兩端部分為壓應(yīng)力，中心部分為拉應(yīng)力。壓應(yīng)力的最大值比拉應(yīng)力大得多。對(duì)長(zhǎng)焊縫來(lái)說(shuō)中心部分的拉應(yīng)力將有所降低，逐漸趨近于零。是由焊縫及其附近塑性變形區(qū)的橫向收縮的不同時(shí)性所引起的。當(dāng)從中間向兩端焊時(shí)， s²y的分布是中心部分為壓應(yīng)力，兩端部分為拉應(yīng)力。如果從兩端向中心部分焊接，則s²y的分布是中心部分為拉應(yīng)力，兩端部分為壓應(yīng)力。橫向應(yīng)力的兩個(gè)組成部分s¢y和s²y是同時(shí)存在的，最終的橫向應(yīng)力sy是它們兩者的合成。7.焊接殘余變形有哪些種類(lèi)？角

7、變形產(chǎn)生的原因。 1.縱向變形：-焊后沿焊接方向發(fā)生收縮。2.橫向變形：-焊后垂直于焊接方向發(fā)生收縮。3.撓曲變形：在穿過(guò)焊縫線并與板件垂直的平面內(nèi)變形。非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)、焊縫不在構(gòu)件中性線上時(shí)發(fā)生。 4.角變形：焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移。厚度方向的非均勻熱分布造成緊靠焊縫線的變形。 5.波浪變形：焊后構(gòu)件呈波浪形，當(dāng)板件較薄時(shí)，熱熱壓縮應(yīng)力造成失穩(wěn)。 6.錯(cuò)邊：長(zhǎng)度、厚度方向 7.扭轉(zhuǎn)（螺旋形變形）原因：厚度方向溫度分布不均勻橫向塑性變形不均勻角變形加熱時(shí) 焊接面高溫，產(chǎn)生壓縮塑變;背面低溫，甚至產(chǎn)生拉伸變形。冷卻后，產(chǎn)生彎曲變形，即角變形.8.如何從設(shè)計(jì)上預(yù)防焊接變形？如何從工藝上預(yù)防

8、焊接變形。設(shè)計(jì)：1) 合理的焊縫尺寸和形狀a) 對(duì)于板厚較大的對(duì)接接頭，多取X型焊縫; 厚度更大的，可采用U型，雙U型，窄間隙深坡口焊縫。b) 在保證結(jié)構(gòu)有足夠的承載能力條件下，采用盡可能小的焊縫尺寸。對(duì)不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的焊縫，選取最小的工藝上合理的焊縫焊腳尺寸，甚至用斷續(xù)焊縫代替連續(xù)焊縫。c) 對(duì)于受力較大的T型接頭或字型接頭， 在保證相同的強(qiáng)度條件下，采用開(kāi)坡口焊縫比一般焊縫可以大大減少焊縫金屬.d) 當(dāng)計(jì)算確定T型接頭角焊縫時(shí)，采用連續(xù)焊縫， 并采用雙面角焊縫代替單面角焊縫。e) 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)盡可能使大多數(shù)焊縫可采用自動(dòng)焊，薄板結(jié)構(gòu)采用CO2氣保焊代替手工焊或氣焊，用接觸點(diǎn)焊代替熔化焊。2

9、) 減小焊縫長(zhǎng)度a. 增加板厚提高板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛性;合理選擇筋板形狀及位置(Fig 2-68)b.采用其它結(jié)構(gòu)：用型鋼、沖壓件代替焊接件.3) 合理選擇結(jié)構(gòu)形式和安排焊縫位置a. 安排焊縫盡可能對(duì)稱(chēng)于截面中性軸b.由于橫向收縮通常要比縱向收縮顯著，應(yīng)盡可能將焊縫布置在平行于變形于最小的方向。c. 在設(shè)計(jì)薄板結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮不應(yīng)由于焊接骨架而失穩(wěn)。d.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到采用簡(jiǎn)單裝配焊接胎夾具的可能性。工藝：1) 反變形(預(yù)防角變形和撓曲變形)改變構(gòu)件焊前的形狀，使其朝焊接變形相反的方向變形，焊后由于焊接變形而獲得設(shè)計(jì)所要求的形態(tài)利用變形消除變形。2) 剛性固定采用胎夾具或其它臨時(shí)支承等方法，增加結(jié)

10、構(gòu)在焊接時(shí)的剛性， 限制焊接變形。3) 選擇合理的裝配焊接順序a.構(gòu)件在裝配過(guò)程中，把結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)胤殖刹考?，分別裝配焊接，使不對(duì)稱(chēng)的焊縫或收縮量較大的焊縫在焊接過(guò)程中能比較自由地收縮而不影響整體結(jié)構(gòu)。b.分布在截面中性線兩側(cè)的焊縫，一般先焊的焊縫變形比較大，因此順序總的規(guī)律是先焊焊縫少的一側(cè)方向。對(duì)于長(zhǎng)焊縫，可用：直通焊、分段退焊、分中焊、分中逐段退焊。9.焊后矯正焊接變形的方法有哪些？1.機(jī)械矯正法用機(jī)械方法產(chǎn)生新的(拉伸)塑性變形，使原來(lái)縮短的部分得到延伸，達(dá)到矯正變形的目的。a.壓力機(jī)械矯正b.錘擊：錘擊焊縫兩側(cè)使之延伸。延展焊縫及其周?chē)苄孕螀^(qū)。c.輾壓：輾壓力2.火焰加熱矯正法 利用火

11、焰加熱產(chǎn)生的局部壓縮塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬在冷卻后縮短來(lái)消除變形。對(duì)合金鋼慎用，應(yīng)控制溫度和加熱位置。加熱方法：a.線狀加熱：焊矩沿一條線或一組平行線加熱，常用來(lái)消除角焊縫產(chǎn)生的角變形。b.三角形加熱：在一個(gè)三角形面積上加熱，用來(lái)消除框架的彎曲彎形c.點(diǎn)狀加熱：在一組點(diǎn)上加熱：消除薄板結(jié)構(gòu)中的變形d.松針加熱：沿兩個(gè)彼此交叉的線段上加熱，介于線、點(diǎn)狀加熱之間，由于兩個(gè)方向上產(chǎn)生收縮和角變形，所以這種方法能產(chǎn)生均勻消除變形的效果。e.十字狀加熱10. 在焊接過(guò)程中如何調(diào)節(jié)內(nèi)應(yīng)力。焊后消除焊接內(nèi)應(yīng)力的主要方法。在焊接過(guò)程中調(diào)節(jié)內(nèi)應(yīng)力的措施 （1） 采用合理的焊接順序和方向 盡量使焊縫能自由收縮，先

12、焊收縮量比較大的焊縫。先焊工作時(shí)受力較大的焊縫。 （2）在焊接封閉焊縫或其它剛性較大，自由度較小的焊縫時(shí)，可以來(lái)用反變形法來(lái)增加焊縫的自由度。（3）錘擊或碾壓焊縫 每焊一道焊縫用帶小圓弧面的風(fēng)槍或小手錘錘擊焊縫區(qū)，使焊縫得到延伸，從而降低內(nèi)應(yīng)力。錘擊應(yīng)保持均勻、適度，避免錘擊過(guò)份產(chǎn)生裂紋。輾壓法，亦可有效地降低內(nèi)應(yīng)力。（4）在結(jié)構(gòu)適當(dāng)部位加熱使之伸長(zhǎng) 加熱區(qū)的伸長(zhǎng)帶動(dòng)焊接部位，使它產(chǎn)生一個(gè)與焊縫收縮方向相反的變形。在冷卻時(shí)，加熱區(qū)的收縮和焊縫的收縮方向相同，使焊縫能自由地收縮，從而降低內(nèi)應(yīng)力。焊后消除焊接內(nèi)應(yīng)力的方法（1） 整體高溫回火 （2） 局部高溫回火處理（3） 機(jī)械拉伸法（過(guò)載法）（4

13、） 溫差拉伸法（又稱(chēng)低溫消除應(yīng)力法）（5） 振動(dòng)法11. 焊接應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)性能的影響（靜載強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度等）1）內(nèi)應(yīng)力對(duì)(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)靜載強(qiáng)度的影響:如果材料具有足夠的塑性, 只要材料有足夠的延性，能進(jìn)行塑性變形，內(nèi)應(yīng)力的存在并不影響構(gòu)件的承載能力。也就是說(shuō)對(duì)強(qiáng)度沒(méi)有影響；如果材料沒(méi)有足夠的塑性，而是處于脆性狀態(tài) ,由于材料不能進(jìn)行塑性變形，隨著外力的增加，在構(gòu)件上不可能產(chǎn)生應(yīng)力均勻化，應(yīng)力峰值不斷增加，一直到達(dá)材料的強(qiáng)度極限b，發(fā)生局部破壞，而最后導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件斷裂。 2）焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的影響3）內(nèi)應(yīng)力對(duì)機(jī)械加工精度的影響a.在焊接丁字形零件上加工一個(gè)平面，會(huì)引起工件的撓曲

14、變形。b.焊接齒輪箱的軸孔，加工第二個(gè)軸孔所引起的變形將影響第一個(gè)已加工過(guò)的軸孔的精度。 保證加工精度的最徹底的辦法是先消除焊接內(nèi)應(yīng)力然后再進(jìn)行機(jī)械加工去應(yīng)力退火。4）內(nèi)應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響當(dāng)受壓構(gòu)件在彈性極限以上工作時(shí)，其臨界應(yīng)力與材料的彈塑性參數(shù)：屈服極限、冷作硬化指數(shù)等有關(guān)。 構(gòu)件截面上的壓縮內(nèi)應(yīng)力將與外載所引起的壓應(yīng)力疊加。應(yīng)力的疊加使壓應(yīng)力區(qū)先期到達(dá)屈服極限s，該區(qū)應(yīng)力不再增加，從而使該區(qū)喪失進(jìn)一步承受外力的能力。這樣就相當(dāng)于削弱構(gòu)件的有效面積。構(gòu)件截面中的拉應(yīng)力與外載引起的壓應(yīng)力方向相反，使這部分截面積中的應(yīng)力晚于其它部分到達(dá)屈服極限s，該區(qū)還有可能繼續(xù)承受外力。5）對(duì)剛度的

15、影響 假使構(gòu)件中存在著與外力方向一致的內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值又達(dá)到s，則在外力作用下剛度將降低，而且在卸載后構(gòu)件的原來(lái)尺寸也不能完全恢復(fù)。 焊接構(gòu)件經(jīng)過(guò)次加載和卸載后，如再加載，只要其大小不超過(guò)前一次，內(nèi)應(yīng)力就不再起作用，外載也不影響內(nèi)應(yīng)力的分布。6）內(nèi)應(yīng)力對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響 12.影響焊接接頭性能的主要因素。（A）在力學(xué)方面影響焊接接頭性能的因素 :接頭形狀的不連續(xù)性;焊接缺陷;殘余應(yīng)力;焊接變形.焊接接頭的加強(qiáng)高和施焊中可能造成的接頭錯(cuò)位等接頭形狀的不連續(xù)性，都是應(yīng)力集中的根源。特別是焊接缺陷中的未焊透和焊接裂紋，往往是接頭破壞的起點(diǎn)。 （B）在材質(zhì)方面影響焊接接頭性能的因素: 熱循環(huán)引

16、起的組織變化;焊接過(guò)程中的熱塑性變形循環(huán)所產(chǎn)生的材質(zhì)變化;焊后熱處理和矯正變形等工序，都可能影響接頭性能。 14.焊縫和焊接接頭的類(lèi)型熔焊的焊縫主要有對(duì)接焊縫和角焊縫-是焊縫的基本形式。（A）對(duì)接焊縫 ：對(duì)接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對(duì)或加工成為V形、X形、K形和U形等坡口 。（B）角焊縫 a.角焊縫的分類(lèi)(a)按其截面形狀可分為四種(b)按其承載方向可分為三種：焊縫與載荷相垂直的正面角焊縫；焊縫與載荷傾斜的斜向角焊縫；焊縫與載荷相平行的側(cè)面角焊縫b.與對(duì)接焊縫比較，在力學(xué)性能方面具有許多特點(diǎn)。 1）熔焊接頭的基本型式有四種：對(duì)接接頭、搭接接頭、丁字接頭、角接頭a)對(duì)接接頭從力學(xué)角度看是比較

17、理想的接頭型式。在焊接結(jié)構(gòu)上和焊接生產(chǎn)中，常見(jiàn)的對(duì)接焊縫方向是與載荷方向垂直的；也有與載荷方向成斜角的斜縫對(duì)接接頭。b)搭接接頭有多種型式，如一般搭接接頭、開(kāi)槽焊和塞焊（或稱(chēng)電鉚焊）以及鋸齒狀搭接等。 c)丁字（十字）接頭是將相互垂直的被連接件用角焊縫連接起來(lái)的接頭。丁字（十字）接頭是典型的電弧焊接頭，能承受各種方向的力和力矩。d)角接頭多用于箱形構(gòu)件上最簡(jiǎn)單的角接頭，但承載能力差； 采用雙面焊縫從內(nèi)部加強(qiáng)的角接頭，承載能力較大.2) 壓焊接頭 電阻焊中的點(diǎn)焊和縫焊多采用搭接接頭，高頻電阻焊一般用對(duì)接接頭（也有搭接），電阻對(duì)焊采用對(duì)接，摩擦焊有對(duì)接和搭接。3) 釬焊接頭基本類(lèi)型為對(duì)接接頭和搭接

18、接頭。15.開(kāi)坡口的目的、依據(jù)和應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。對(duì)接焊縫開(kāi)坡口的根本目的是為了確保接頭的質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)性。坡口型式的選擇主要取決于板材厚度、焊接方法和工藝過(guò)程。對(duì)接焊縫開(kāi)坡口必須考慮以下幾個(gè)問(wèn)題： （a）焊接材料的消耗量，對(duì)于同樣厚度的焊接接頭，采用X形坡口比V形坡口能省較多的焊接材料、電能和工時(shí)，構(gòu)件越厚節(jié)省的越多。 （b）可焊到性，它是選擇坡口型式的重要條件之一。通常要根據(jù)構(gòu)件能否翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)難易，或內(nèi)外兩側(cè)的焊接條件而定。對(duì)不能翻轉(zhuǎn)的和內(nèi)徑較小的容器、轉(zhuǎn)子及軸類(lèi)的對(duì)接焊縫，為了避免大量的仰焊和不能或不便從內(nèi)側(cè)施焊，都宜采用V形或U形坡口。 （c）坡口加工，V形和X形坡口可用氣割或等離子切割

19、，亦可用機(jī)械切削加工。但，U形和雙U形坡口，一般需用刨邊機(jī)加工。 （d）焊接變形，采用不適當(dāng)?shù)钠驴谛褪饺菀桩a(chǎn)生較大的焊接變形，如果坡口型式適宜，工藝合理，則可有效地減小焊接變形。 16.應(yīng)力集中、焊接接頭應(yīng)力集中的原因 由于焊縫的形狀和焊縫布置的特點(diǎn)，焊接接頭工作應(yīng)力的分布是不均勻的。其最大應(yīng)力值smax比平均應(yīng)力值 sm高，這種情況稱(chēng)之為應(yīng)力集中。 在焊接接頭中產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因： a焊縫中的工藝缺陷，如氣孔、夾渣、裂縫和未焊透等，其中裂紋和未焊透引起的應(yīng)力集中嚴(yán)重。 b不合理的焊縫外形，如對(duì)接焊縫加厚高過(guò)大，可形成較大的應(yīng)力集中。 在焊接生產(chǎn)中，常使焊縫略高于母材板面，高出部分稱(chēng)之為加厚高

20、； c設(shè)計(jì)不合理的焊接接頭，如接頭截面的突變，加蓋板的對(duì)接接頭等，會(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。焊縫布置不合理也可能引起應(yīng)力集中，例如只有單側(cè)焊縫的丁字接頭。17.對(duì)接接頭和T型、搭接接頭的應(yīng)力分布規(guī)律a對(duì)接接頭 KT的大小，主要與加厚高c和焊縫向母材過(guò)渡的半徑r有關(guān)。減小r和增大c，則KT增加。 對(duì)接接頭外形的變化與其它接頭相比是不大的，所以它的應(yīng)力集中較小，而且易于降低和消除.因此，對(duì)接接頭是最好的接頭形式，不但靜載可靠，而且疲勞強(qiáng)度也高b丁字接頭（十字接頭） 由于丁字接頭（十字接頭）焊縫向母材過(guò)渡較急劇。接頭在外力作用下力線扭曲很大，造成應(yīng)力分布極不均勻，在角焊縫的根部和過(guò)渡處都有很大的應(yīng)力集中

21、。 c搭接接頭 1)正面角焊縫的工作應(yīng)力分布 :在正面角焊縫的焊接接頭中，應(yīng)力分布是很不均勻的。 2)側(cè)面角焊縫的工作應(yīng)力分布:用側(cè)面角焊縫連接的搭接接頭中，其應(yīng)力分布更為復(fù)雜 在焊縫中既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力，切應(yīng)力沿側(cè)面焊縫長(zhǎng)度上的分布是不均勻的，它與焊縫尺寸、斷面尺寸和外力作用點(diǎn)的位置等因素有關(guān)。 3)聯(lián)合角焊縫搭接接頭中的工作應(yīng)力分布 : 既有側(cè)面角焊縫又有正面角焊縫的搭接接頭稱(chēng)為聯(lián)合角焊縫搭接接頭。 聯(lián)合角焊縫搭接接頭比只用側(cè)面角焊縫焊成的搭接接頭在A-A截面上的正應(yīng)力分布較為均勻，最大切應(yīng)力max降低，故在A-A截面兩端點(diǎn)上的應(yīng)力集中得到改善。 18.工作焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫：一種與

22、被連接的元件是串聯(lián)的，它承擔(dān)著傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結(jié)構(gòu)就立即失效。這種焊縫稱(chēng)為工作焊縫，其應(yīng)力稱(chēng)為工作應(yīng)力。聯(lián)系焊縫：另一種焊縫與被連接件是并聯(lián)的，它傳遞很小的載荷，主要起元件之間相互聯(lián)系的作用，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會(huì)立即失效。這種焊縫稱(chēng)為聯(lián)系焊縫，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為聯(lián)系應(yīng)力。 在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需計(jì)算聯(lián)系焊縫的強(qiáng)度，工作焊縫的強(qiáng)度必須計(jì)算。對(duì)于具有雙重性的焊縫，它既有工作應(yīng)力又有聯(lián)系應(yīng)力，則只計(jì)算工作壓力，而不考慮聯(lián)系應(yīng)力。 19.焊接接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)內(nèi)容（一）殘余應(yīng)力對(duì)于接頭強(qiáng)度沒(méi)有影響； （二）焊趾處和加厚高等處的應(yīng)力集中，對(duì)于接頭強(qiáng)度 沒(méi)有影響； （三）接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)

23、力計(jì)算； （四）正面角焊縫與側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度沒(méi)有差別；（五）焊腳尺寸的大小對(duì)于角焊縫的強(qiáng)度沒(méi)有影響；（六）角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度； （七）角焊縫的破斷面（計(jì)算斷面）在角焊縫截面的最小高度上，其值等于內(nèi)接三角形高度a，稱(chēng)a為計(jì)算高度。 （八）加厚高和少量的熔深對(duì)于接頭的強(qiáng)度沒(méi)有影響，但埋弧自動(dòng)焊和CO2保護(hù)焊的熔深較大應(yīng)予考慮。20.金屬斷裂的類(lèi)型和特點(diǎn)1）按照斷裂前塑性變形大小將斷裂分為 延性斷裂（亦稱(chēng)為塑性斷裂和韌性斷裂）斷裂前有較大（或明顯的）的塑性變形 。斷口特征:宏觀：纖維狀，色質(zhì)灰暗;微觀：大小不等的韌窩。 韌窩的實(shí)質(zhì)是材料微區(qū)塑性變形形成空洞聚集和長(zhǎng)大導(dǎo)致

24、材料斷裂所留下的圓形或橢圓形凹坑。 脆性斷裂：斷裂前沒(méi)有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展（裂紋擴(kuò)展速率可高達(dá)15002000米/秒）。斷口特征：宏觀：結(jié)晶狀，平齊而光亮，有閃亮小刻面。微觀：平坦的解理臺(tái)階與河流花樣。2）按斷裂路徑,斷裂可分為穿晶或沿晶; 穿晶斷裂可以是循解理面、滑移面或晶體學(xué)面的分離;宏觀上看可以是脆性斷裂,也可以是延性斷裂。沿晶斷裂多數(shù)是脆性斷裂，斷口呈冰糖狀。21.影響金屬脆性斷裂的因素（一）應(yīng)力狀態(tài)的影響 在不同的加載方式下，當(dāng)smax未達(dá)到抗拉強(qiáng)度前，max先達(dá)到屈服點(diǎn)，則發(fā)生塑性變形后形成延性斷裂;反之在max達(dá)到屈服點(diǎn)前，smax先達(dá)到抗拉強(qiáng)度，則發(fā)生脆

25、性斷裂。提高max/smax值的加載方式或應(yīng)力狀態(tài)都有利于產(chǎn)生塑性變形，反之則有利于脆性斷裂。 （二）溫度的影響 隨著溫度的降低，破壞方式會(huì)發(fā)生變化，即從塑性破壞變?yōu)榇嘈云茐摹＿@是因?yàn)殡S著溫度的降低，發(fā)生解理斷裂的危險(xiǎn)性增大，材料的剪切屈服限增大，而正斷抗力相對(duì)不變。 （三）加載速度的影響 提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當(dāng)于降低溫度。（四）材料狀態(tài)的影響 1厚度的影響（1）厚板在缺口處容易形成三軸拉應(yīng)力。（2）冶金因素：一般說(shuō)來(lái)，生產(chǎn)薄板時(shí)壓延量大，軋制溫度較低，厚板軋制次數(shù)少，終軋溫度較高，組織疏松，內(nèi)外層均勻性較差。 2晶粒度影響：晶粒越細(xì)，其轉(zhuǎn)變溫度越低。 3化學(xué)成分的影響 ：

26、鋼中的C、N、O、H、S、P增加鋼的脆性。另一些元素加Mn、Ni、Cr、V，如果加入量適當(dāng)則有助于減少鋼的脆性。 22.能用能量理論解釋脆性材料和金屬材料（塑性材料）的裂紋擴(kuò)展條件的區(qū)別？脆材料裂紋擴(kuò)展的臨界條件是：此時(shí)系統(tǒng)能量隨a的變化出現(xiàn)極大值。此前，裂紋擴(kuò)展，其系統(tǒng)能量增加。即裂紋每擴(kuò)展一微量所能釋放的能量小于裂紋每擴(kuò)展一微量所需要的能量，因此裂紋不能擴(kuò)展；此后，裂紋擴(kuò)展其系統(tǒng)能量減少，即釋放的能量大于裂紋擴(kuò)展所需要的能量，因此裂紋將繼續(xù)自動(dòng)擴(kuò)展，導(dǎo)致發(fā)生脆性破壞。 金屬材料中，當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，裂紋前端局部地區(qū)要發(fā)生一定的塑性變形。裂紋擴(kuò)展所釋放的變形能不僅用于前述的表面能，更重要的是用于

27、裂紋擴(kuò)展前的塑性變形。 裂紋擴(kuò)展的臨界條件是：大多數(shù)金屬材料的塑性變形能P比g大得多，因此g可忽略不計(jì)，此時(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界條件可寫(xiě)成： 即塑性變形是阻止裂紋擴(kuò)展的主要因素。 23.分析塑性變形是阻止金屬材料裂紋擴(kuò)展的主要因素。 金屬材料裂紋擴(kuò)展的臨界條件是：大多數(shù)金屬材料的塑性變形能P比g大得多，因此g可忽略不計(jì)，此時(shí)裂紋擴(kuò)展的臨界條件可寫(xiě)成： 即塑性變形是阻止裂紋擴(kuò)展的主要因素。 24.用轉(zhuǎn)變溫度法評(píng)定材料斷裂時(shí)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一定的加載方式（應(yīng)力狀態(tài)），當(dāng)溫度降至某一臨界值時(shí)，將出現(xiàn)延性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變。這個(gè)溫度稱(chēng)之為轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度隨最大切應(yīng)力與最大正應(yīng)力之比值的降低而提高。帶缺口的試樣

28、的比值比光滑試樣低，拉伸試樣的比值比扭轉(zhuǎn)試樣低，因此轉(zhuǎn)變溫度前者比后者高。 25.能量理論結(jié)果的推導(dǎo)26.焊接結(jié)構(gòu)制造工藝特點(diǎn)對(duì)脆斷的影響（一）應(yīng)變時(shí)效引起的局部脆性它大大降低了材料延性，提高材料的轉(zhuǎn)變溫度，使材料的缺口韌性和斷裂韌性值下降。 熱應(yīng)變時(shí)效的影響比冷變形時(shí)效更不利。焊后熱處理（550560）可以消除兩類(lèi)熱應(yīng)變時(shí)效對(duì)低碳鋼及一些合金結(jié)構(gòu)鋼的影響，恢復(fù)其韌性。因此對(duì)應(yīng)變時(shí)效敏感的一些鋼材，焊后熱處理不但消除焊接殘余應(yīng)力，而且改變局部脆性，這對(duì)防止結(jié)構(gòu)脆斷是有利的。 （二）金相組織改變對(duì)脆性的影響熱影響區(qū)的顯微組織主要取決于鋼材的原始顯微組織、材料的化學(xué)成分、焊接方法和線能量。對(duì)于一定

29、的鋼種和焊接方法來(lái)說(shuō)，熱影響區(qū)的組織主要取決于焊接工藝參量，也就是線能量，因此合理選擇線能量十分重要，特別是對(duì)高強(qiáng)鋼更是如此。實(shí)踐證明，過(guò)小的線能量造成淬硬組織并易產(chǎn)生裂紋，過(guò)大的線能量則造成晶粒粗大和脆化，降低材料的韌性。 （三）焊接缺陷的影響裂紋是最危險(xiǎn)的缺陷，除去裂紋以外，咬肉、未焊透、外形不良等焊縫缺陷，都產(chǎn)生應(yīng)力集中和可能引起脆性破壞。 （四）角變形和錯(cuò)邊的影響在焊接接頭中，角變形和錯(cuò)邊都引起附加彎曲應(yīng)力，對(duì)結(jié)構(gòu)脆性破壞有影響。尤其是對(duì)塑性較低的高強(qiáng)朗，更是如此。（五）殘余應(yīng)力和塑性變形的影響 試驗(yàn)溫度在材料的轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，殘余應(yīng)力對(duì)脆斷強(qiáng)度無(wú)不利影響；試驗(yàn)溫度在轉(zhuǎn)變溫度以下試驗(yàn)時(shí)

30、，則拉伸殘余應(yīng)力有不利影響。它將和工作應(yīng)力迭加共同起作用，在外加載荷很低時(shí)，發(fā)生脆性破壞，即所謂低應(yīng)力破壞。 當(dāng)工作應(yīng)力較低時(shí),裂紋可能中止擴(kuò)展。當(dāng)工作應(yīng)力較大時(shí)，裂紋將一直擴(kuò)展至結(jié)構(gòu)破壞。 27.預(yù)防焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂指施 一、正確選用材料：選擇材料的基本原則是既要保證結(jié)構(gòu)的安全使用，又要考慮經(jīng)濟(jì)效果。應(yīng)使所選用的鋼材和焊接用填充金屬在使用溫度下具有合格的缺口韌性，其含義是：第一、在結(jié)構(gòu)工作條件下，焊縫、熱影響區(qū)、熔合線的最脆部位應(yīng)有足夠的抗開(kāi)裂性能，母材應(yīng)具有一定的止裂性能。第二、隨著鋼材強(qiáng)度的提高，斷裂韌性和工藝性一般都有所下降。因此，不宜采用比實(shí)際需要強(qiáng)度更高的材料。特別不應(yīng)該單純追求強(qiáng)

31、度指標(biāo)，忽視其它性能。 二、采用合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）盡量減少結(jié)構(gòu)或焊接接頭部位的應(yīng)力集中 （二）在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的使用條件下，應(yīng)當(dāng)盡量減少結(jié)構(gòu)的剛度，以期降低應(yīng)力集中和附加應(yīng)力的影響。 （三）不采用過(guò)厚的截面，由于焊接可以連接很厚的截面，所以設(shè)計(jì)者在焊接結(jié)構(gòu)中常會(huì)選用比一般鉚接結(jié)構(gòu)厚得多的截面。（四）重視附件或不受力焊縫的設(shè)計(jì)（五）減少和消除焊接殘余拉伸應(yīng)力的不利影響。28. 焊接結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)原則。羅伯遜止裂試驗(yàn)有哪兩種？各自的特點(diǎn)是什么？ 一、防止斷裂引發(fā)原則。要求結(jié)構(gòu)的一些薄弱環(huán)節(jié)具有一定的抗開(kāi)裂性能；二、止裂原則。要求一旦裂紋產(chǎn)生。材料應(yīng)具有將其止住的能力，即止裂性能。羅伯遜試驗(yàn)包括：

32、ESSO、雙重拉伸試驗(yàn)29.疲勞斷裂過(guò)程和疲勞斷口宏觀、微觀特征 疲勞斷裂的過(guò)程一般由三個(gè)階段組成：在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋；裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展；失穩(wěn)斷裂。斷口宏觀特征：疲勞裂紋源區(qū)：??；疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)：常呈現(xiàn)為貝殼狀或海灘波紋狀條紋,而且條紋推進(jìn)線一般從裂紋源開(kāi)始向四周推進(jìn)呈弧形線條,并且垂直于疲勞裂紋的擴(kuò)展方向;瞬時(shí)斷裂區(qū)：疲勞裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸后發(fā)生快速破斷,特征與靜載拉伸斷口中快速破壞的放射區(qū)及剪切唇相同,有時(shí)僅有剪切唇,而無(wú)放射區(qū)。微觀斷口形貌主要是第二階段形成的-疲勞輝紋。30.焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的產(chǎn)生為什么要容易？31.表征疲勞應(yīng)力循環(huán)特征的參量有哪些？ max應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力；

33、min應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最小應(yīng)力；(min+max)/2平均應(yīng)力m；(max- min)/2應(yīng)力振幅a；r = min/ max32. 裂紋的亞臨界擴(kuò)展分為幾種類(lèi)型，各有什么特點(diǎn)？裂紋在裂紋尖端彈性區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展:裂紋長(zhǎng)度a遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)裂紋尖端塑性區(qū)的尺寸(rp) ，即a rp。對(duì)于許多承受高循環(huán)低載荷、低裂紋擴(kuò)展速度（<10-2mm/N ，即每次循環(huán)裂紋擴(kuò)展的距離小于百分之一毫米）的零件、構(gòu)件，其裂紋擴(kuò)展就屬于這種情況；有時(shí)稱(chēng)為應(yīng)力疲勞。裂紋在范(塑）性區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展：裂紋長(zhǎng)度a遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于裂紋尖端塑性區(qū)的尺寸(rp) ，即a rp對(duì)于承受低循環(huán)，高載荷，裂紋擴(kuò)展速率高（10-2mm）的零、構(gòu)件，即屬于這種情況；有時(shí)稱(chēng)為應(yīng)變疲勞。33.影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素有哪些？一