学习钢结构基本原理及设计焊接残余应力和焊接变形.pptx

会计学（1）焊缝出现不均匀(jūnyún)温度场
焊缝附近温度最高，可高达1600度以上
在焊缝区以外，温度则急剧下降（2）焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律(变形前的平截面，变形后仍保持平面)而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生(chǎnshēng)纵向压应力。
热应力互相阻碍（3）由于钢材在600℃以上时呈塑性状态(热塑性状
态)，因而(yīnér)高温区的这种压应力使焊缝区的钢材产生
塑性压缩变形，塑性变形当温度下降、压应力消失
时不能恢复（1）纵向焊接(hànjiē)应力两部分组成：
其一是由焊缝区的纵向收缩所引起。如把钢板假想(jiǎxiǎng)沿焊缝切开，由于焊缝的纵向收缩，两块钢板产生如图(a)中虚线所示的弯曲变形。因而可见在焊缝长度的中间部分必然产生横向拉应力(yìnglì)，而在焊缝的两瑞则产生横向压应力(yìnglì)，应力(yìnglì)分布如图(b)所示。其二是由焊缝的横向收缩所引起(yǐnqǐ)。施焊时，焊缝的形成有先有后，先焊的部分先冷却，先冷却的焊缝区限制了后冷却焊缝区的横向收缩，使产生横向焊接残余应力如图(c)所示。最后的横向焊接(hànjiē)残余应力当为两者即图(b)和图(c)的叠加，如图(d)所示。（3）厚度(hòudù)方向的焊接应力
二.焊接残余变形的成因

1.焊接不均匀(jūnyún)的加热
焊接区产生热塑性压缩变形
冷却时焊接区要在纵向和横向收缩
构件产生局部鼓曲、弯曲、歪曲和扭转
2.焊接残余变形
纵、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等纵向收缩(shōusuō)变形和横向收缩(shōusuō)变形焊缝纵向收缩所引起的弯曲(wānqū)变形减小钢结构的焊接残余(cányú)变形是设计和施工制造时必须共同考虑的问题，必须从设计和工艺两方面来解决。后冷处形成(xíngchéng)残余拉应力
后冷处形成(xíngchéng)收缩变形3.4.2焊接应力和变形对结构工作(gōngzuò)性能的影响
一.焊接应力的影响
1.对结构静力强度的影响

焊接(hànjiē)应力自相平衡
受拉区应力面积At
受压区应力面积Ac
即At=Ac=btfy。
截面达到屈服点fy时所承受的外力
4.对低温冷脆的影响
焊接残余应力对低温冷脆影响
厚板和具有严重缺陷的焊缝中，
以及在交叉焊缝的情况下，产生了阻碍(zǔài)塑性变形的三轴拉应力，使裂纹容易发生和发展。5.对疲劳强度的影响
在焊缝及其附近的主体金属残余拉应力通常达到钢材屈服点，此部位正是形成和发展疲劳裂纹最为敏感的区域。因此，焊接(hànjiē)残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响。
多轴残余效应力将进一步降低疲劳应力.
二.焊接(hànjiē)变形的影响
构件安装困难矫正
影响尺寸和外形初偏心初弯曲
可能降低结构的承载能力附加内力3.4.3减少焊接应力和变形的措施
设计和焊接工艺
一.合理(hélǐ)的焊缝设计
（1）合理(hélǐ)的选择焊缝的尺寸和形式§3-4焊接残余应力(yìnglì)和焊接变形（5）尽量避免在母材厚度方向(fāngxiàng)的收缩应力。二.合理的工艺措施
（1）采用(cǎiyòng)合理的焊接顺序和方向。

采用适当的焊接(hànjiē)顺序和方向。
例如采用对称焊，分段退焊(即分段焊接(hànjiē)，每段施焊方向与焊接(hànjiē)推进的总方向相反)、跳焊、多层多道焊等，使各次焊接(hànjiē)的残余应力和变形的方向相反和互相抵消。（3）锤击或辗压焊缝
（4）对于小尺寸焊件，焊前预热，或焊后回火加热至600℃左右，然后缓慢冷却(lěngquè)，可以消除焊接应力和焊接变形。§3-5普通(pǔtōng)螺栓的构造和计算§3-5普通螺栓的构造(gòuzào)和计算二.螺栓的其他构造要求
（1）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及(yǐjí)拼接接头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。
（2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。弹簧垫圈
（3）由于C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用C级螺栓受剪。
（4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板）
加肋板减少撬力加强刚度3.5.2普通螺栓的受剪连接
按受力情况(qíngkuàng)可分为三类：
螺栓只承受剪力；螺栓只承受拉力；螺栓承受拉力和剪力作用。注意(zhùyì)受剪螺栓与受拉螺栓的区别：(2)当螺栓直径较粗而被连接钢材(gāngcái)较薄时，孔壁可能在螺栓杆局部承压或挤压下产生较大挤压应力和塑性变形，最终导致螺栓孔拉长，称为挤压破坏。破坏形式有：
①栓杆直径较小，板件较厚时，栓杆被剪