武漢理工大學(xué)2011級《焊接結(jié)構(gòu)復(fù)習》

焊接結(jié)構(gòu)課復(fù)習題()第一章序論1.什么是焊接結(jié)構(gòu)?它有何優(yōu)缺點?第二章焊接應(yīng)力與變形2.內(nèi)應(yīng)力的分類？熱應(yīng)力和組織應(yīng)力概念。熱應(yīng)力：也叫溫度應(yīng)力，是由于構(gòu)件受熱不均勻而引起的應(yīng)力。按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的時間來分：有瞬時應(yīng)力和殘余應(yīng)力板均勻加熱板均勻加熱的模型理解焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因？T任何阻礙而自由地進行，這種變形稱之為自由變形。如果增加一個S恢復(fù)到T之后，塑性內(nèi)部應(yīng)變將保留下來，這樣原桿件將縮短εp。0三等分板條的力學(xué)模型:如果中間部分的溫度上升小，出現(xiàn)的不可見變形處于彈性范圍內(nèi)，當溫度恢復(fù)到原始狀態(tài)，則剛才出現(xiàn)的應(yīng)力和變形都會消失,不會有殘余應(yīng)力和上升大，溫度恢復(fù)后，中間部分受拉應(yīng)力而兩側(cè)部分則4.研究焊接應(yīng)力與變形的基本假設(shè)。3.平截面假設(shè):構(gòu)件的某截面在加熱前是平面，那么加熱變形后仍然保持平面。5.焊縫的縱向收縮和橫向收縮是以焊縫為參照系的,而與焊件的縱橫無關(guān)。形、波浪變形、焊接錯邊、扭曲變形) 答：①縱向收縮變形：不均勻加熱→壓縮塑性變形→相當于力P→縮短→力P偏離構(gòu)件中心→彎曲影響縱向變形的因素(6點)：多層焊的焊接縱向變形比單層焊小,間斷焊的縱向收縮變形比連續(xù)焊小(與線能量有關(guān));構(gòu)件中心與焊縫中心距離大的，彎曲變形也大，因為距離大，促使焊件變形的力的力矩也越大。②橫向收縮變形:1.堆焊原因：加熱不同時→前后各點溫度不同→膨脹受阻→壓橫向變形沿焊縫長度上的分布是不均勻的，沿著焊接方向從小到大逐漸增長，到一定長度后趨于穩(wěn)定，因為先焊的焊縫的橫向收縮對后焊的焊縫產(chǎn)生一個擠壓作用，使后者產(chǎn)生一個更大的橫向壓縮變形。達到峰值后又下降。角變形隨板厚δ的變化也如此。對接接頭影響角變形的主要因素是坡口角度、焊接層數(shù)以及焊縫截面形狀。于減少角變。應(yīng)力)薄板的抗失穩(wěn)臨界壓應(yīng)力σcr的方法：增加板厚，增加骨架，減小當尋找⑤焊接錯邊：分為厚度上的錯邊和縱向錯邊⑥螺旋形變形(扭曲變形)原因：角變形沿焊縫長度方向分布不均勻以及工件的縱向變形的設(shè)計措施，工藝措施各有那些？答：設(shè)計措施：(1)合理地選擇焊縫尺寸和形式：在保證結(jié)構(gòu)的承載能力的條件下，設(shè)計時應(yīng)盡量采用小的焊縫尺寸(2)盡可能減少不必要的焊縫(3)合理地安排焊 工藝措施：(1)嚴格對加工裝配工序的要求(2)預(yù)留收縮余量(3)反變形法，事先估計好結(jié)構(gòu)變形的大小和方向然后在裝配時給一個相反方向的變形與焊接變形相抵消。(4)剛性固定法用來防止角規(guī)范，選用能量密度高的焊接方法可以有效的防止焊接變束焊和激光焊能量密度最大焊縫很窄變形極小。例：如圖：對于這樣一個不對稱的工字型結(jié)構(gòu),如果用相同的焊接規(guī)范(6)合理地選擇裝配焊接順序8.8.能分析不同的裝配焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?。：f1+f2－f3？答：機械矯正法是利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形相反的變形，使兩者抵消(使那些縮短的部分拉長)火焰矯正法是利用火焰局部加熱時產(chǎn)生的壓縮塑性變形使較長部位的金屬縮短來達到矯正變形的目的。11.橫向焊接殘余應(yīng)力的分布特點及與施焊方式的關(guān)系。要掌握一點，就是焊接收尾的地方бy″一定是拉應(yīng)力。答：對機械加工精度會產(chǎn)生很大的影響：因為機械切削加工把一部分材料從工件上切去的同時，把原先在那里的焊接殘余應(yīng)力也一起去掉了，從而破壞了工件中原來的內(nèi)應(yīng)力的平衡，工件將出現(xiàn)變形使內(nèi)應(yīng)力達到新的平衡。要減小變形，提高加工精度，可以減小每次的加工量，分幾次加工，每次加工量遞減，這樣可以提高加工精度，但只能先消除焊接殘余應(yīng)力然后再進行機械加工。對受壓桿件穩(wěn)定性的影響：降低了桿件的抗失穩(wěn)能力，且影響壓桿穩(wěn)定的主要是殘余因為要使構(gòu)件全面屈服,不管有無殘余應(yīng)力需要的外載荷都是一樣的。對脆性材料，焊接殘余應(yīng)力降低其靜載強度。14.在焊后的加卸載過程中，焊接殘余應(yīng)力及應(yīng)變的變化。過一個加卸載循環(huán),結(jié)構(gòu)內(nèi)的焊接殘余應(yīng)力將減小到原來的(1－β)倍,如果在該循環(huán)結(jié)構(gòu)的尺寸將發(fā)生變化，出現(xiàn)了二次變形.16.如何調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力？消除焊接殘余應(yīng)力的方法有那些？(教材P61)答：調(diào)節(jié)內(nèi)應(yīng)力的措施：1.采取合理的焊接順序和方向(1)盡量使焊縫能自由收縮，短力。答：在結(jié)構(gòu)的某些部位加熱，使它產(chǎn)生的熱膨脹帶動焊接部位，產(chǎn)生一個與焊縫收縮方向相反的變形，在冷卻時加熱區(qū)的收縮和焊縫的收縮方向相同，使焊縫能自由的收第三章焊接接頭1.焊接接頭的定義?？p金屬，熔合線，熱影響區(qū)，部分母材。2.各種接頭的型式及特點。那種接頭的受力是最好的？那種接頭的裝配要求最簡單 搭接接頭：受力差，裝配要求簡單。在搭接接頭中根據(jù)搭接角焊縫受力的方向可以將搭接角焊縫分為正面角焊縫、側(cè)面角焊縫和斜向角焊縫。丁字(十字)接頭：在焊縫跟部和趾部有較大的應(yīng)力集中，θ角減小應(yīng)力集中系數(shù)減小。原因有那些？對接頭靜載強度有無影響？為什么？產(chǎn)生原因：①焊縫中存在工藝缺陷如氣孔，夾渣，裂紋，未焊透②焊縫外形不合理③焊縫接頭設(shè)計不合理4.對接、搭接、丁字(十字)接頭降低應(yīng)力集中的措施是什么？答：對接接頭：焊縫輪廓：焊趾和焊跟向母材過渡越平滑應(yīng)力集中越??；其次是焊縫布，常增但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長度。5.鉚焊聯(lián)合接頭和鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)有什么不同？它們各自在結(jié)構(gòu)中的作用是什么？(1)鉚接結(jié)構(gòu)有較高的止裂性。(2)鉚接接頭比焊接接頭的剛度小，有較大的退讓性(3)鉚接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)比某些焊接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)低，對疲勞強度有利。(4)鉚接接頭在結(jié)構(gòu)中形成的內(nèi)應(yīng)力比焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力低。術(shù)的優(yōu)點，而是缺點，是一種不合理的接頭形式。6.何謂應(yīng)變時效？何謂動應(yīng)變時效(熱應(yīng)變脆化)？它們的差別是什么？效(熱應(yīng)變脆化)。低組配接頭：焊縫金屬強度低于母材強度也叫軟層接頭軟層接頭強度的原理是什么？9.焊接接頭設(shè)計的強度原則：接頭和母材等強。11.焊接接頭強度計算的假設(shè)。(8條)(在裂紋尖端缺口根部會產(chǎn)生三軸應(yīng)力狀態(tài))(在裂紋尖端缺口根部會產(chǎn)生三軸應(yīng)力狀態(tài))強度沒有差別；焊腳尺寸的大小對于角焊縫的強度沒有影響；角焊縫是在切應(yīng)力的作用下破壞的，按切應(yīng)力計算強度；角焊縫的破斷面(計算斷面)在角焊縫截面的最小2第四章焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂降低脆斷傾向增加；脆性斷口平齊而光亮且與正應(yīng)力垂直。3.正斷抗力SOT，剪斷抗力Tk，剪切屈服限TT，力學(xué)狀態(tài)圖，應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)剪切屈服限TT：試件中的最大切應(yīng)力達到tT時，材料屈服，出現(xiàn)塑性變形。力力學(xué)狀態(tài)圖：若直線先與剪切屈服限t相交，則表示該種加載T方式將使試件內(nèi)的最大剪應(yīng)力τmax首先達到剪切屈服限t，產(chǎn)TxSot，故產(chǎn)生脆斷T=1()max2134.應(yīng)力狀態(tài)、溫度、加載速度對脆性斷裂影響的分析。T加載速度：加載速度↑→t↑Sot不變→脆性↑T5.用力學(xué)狀態(tài)圖分析為什么結(jié)構(gòu)中不允許存在三向交叉焊縫？6.為什么在單向應(yīng)力場中的裂紋尖端缺口根部會產(chǎn)生三軸應(yīng)力狀態(tài)呢？引起其他兩個方向7.NDT(無延性轉(zhuǎn)變溫度)，F(xiàn)TE(彈性斷裂轉(zhuǎn)變溫度)，F(xiàn)TP(延性斷裂轉(zhuǎn)變溫度)的意義及相互的關(guān)系，測定方法。FTE(彈性斷裂轉(zhuǎn)變溫度)：低于它裂紋能夠向低應(yīng)力區(qū)擴展，高于它裂紋只能在應(yīng) 擴展。FTP(延性斷裂轉(zhuǎn)變溫度)：在此溫度之上，斷裂完全是塑性撕裂的。FTE=NDT+33℃(60F)FTP=FTE+33℃(60F)=NDT+66℃(120F)T答：①剛性大、整體性強、對應(yīng)力集中敏感②接頭的應(yīng)變時效③金相組織對脆性的影響(不出現(xiàn)冷裂紋的前提下減小線能量0④焊接缺陷的影響⑤角變形和錯邊的影響⑥殘余應(yīng)力的影響(當溫度在材料的轉(zhuǎn)變溫度以上時，殘余應(yīng)力對脆斷沒有影響；當溫度在材料的轉(zhuǎn)變溫度以下時，拉伸殘余應(yīng)力對脆斷強度有不利影響)10.防止斷裂引發(fā)原則(抗裂原則):要求結(jié)構(gòu)的一些薄弱環(huán)節(jié)具有一定的抗開裂性能。止裂原則:一旦裂紋產(chǎn)生，材料應(yīng)具有將其止住的能力。開裂臨界溫度Ti：在此臨界溫度之上，不可能引發(fā)脆性裂紋。止裂臨界溫度Ta：在這個臨界溫度之上脆性裂紋可以被止住或者不能擴展。在實際焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計中：焊接接頭用抗裂原則，母材用止裂原則。1.盡量減少結(jié)構(gòu)和焊接接頭部位的應(yīng)力集中(1)構(gòu)件截面改變的地方，設(shè)計成平緩過渡，不要形成尖角。(2)盡量采用應(yīng)力集中系數(shù)小的對接接頭。(3)不同厚度的對接接頭應(yīng)采用圓滑過渡。(4)將焊縫設(shè)計布置在便于焊接和檢驗的地方.(5)避免焊評定結(jié)構(gòu)安全性第五章焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強度1.何謂金屬的疲勞？疲勞和脆斷的異同?，F(xiàn)象叫金屬的疲勞。低應(yīng)力作用下破壞變形很小影響斷裂的因素大部分相同載次數(shù)裂紋擴展速率慢小輝紋快大2.疲勞的類型。答：應(yīng)力疲勞，(應(yīng)力低，頻率高，裂紋擴展速率小)。應(yīng)變疲勞，(應(yīng)力高，頻率低，裂紋擴展速率大)3.何謂變動載荷？典型變動載荷及其特性。規(guī)rrma0r 疲勞強度和疲勞極限的概念。疲5.疲勞曲線及各種疲勞圖，能通過疲勞圖求疲勞強度。tga=max=2max=2該直線與上部曲線的交點的縱坐標就是+1+r (3)用a與m表示的疲勞圖(已知r如何求r)一1一rtga=a=maxmix=max=m