焊接应力与变形分析

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减少焊接应力与变形的工艺措施的分析与探讨

膨胀和收缩却是在这条焊缝的不同部位产生，这种
在焊接接头中会有三个方向的拉伸残余应力，因为在厚度方向上的两处开坡口是不对称的，会有
这两种形式的开坡口，又因为接头处厚度方向上
的应力造成焊后残余塑性变形而引起的。焊接应力
受到周围的金属的制约。为了保证在施焊过程中的
方便、减少填充金属使用量、降低坡口加工费用和减
少焊接变形、预防裂纹的产生、减少焊接金属中的原材料的比例，我们需要在接口处开Ｊ，、，形焊缝接口形
式，达到方便的送进焊条。因为原材料在熔入第一层焊缝金属的比例达到２５％左右，我们应在第一层焊缝焊接时采用微小电流、缓慢的焊接速度从而达到
和塑性变形是由于焊接过程中受热不均匀产生的，
情况会持续到温度恢复到室温的时候热变形才会停止。焊接时焊接变形的存在因素有：金属局部产生伸
缩与收缩变形后所产生的内应力、构件内部由于温
的应力分布是不均匀的，所以ｊ形坡口的焊缝拉力远
大于另一边的拉力。因此这种焊接接头时，构件焊缝厚度方向会出现比较大的不对称的拉伸应力是因为
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．５，２０１３

焊件焊接应力分析及防变形的工艺措施

焊件焊接应力分析及防变形的工艺措施摘要：焊接是一种特殊而又重要的加工工艺，随着焊接技术的发展，一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度，使焊件焊后加工量减少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中，因此，了解焊接应力产生机理，掌握结构件焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行控制和消除，从而保证焊接质量。

本文主要探讨了焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施，以供参考。

关键词：控制焊接变形；焊接应力；措施1焊接变形的概念焊接变形主要是指在焊接过程中由于焊接工作而导致的焊接件变形。

焊接变形的开始时间是焊接开始的一瞬间。

焊接变形结束的节点是焊接结束后焊接件的温度降低到焊接初始温度。

焊接变形有两种情况，第一种是焊接过程中出现的焊接变形；第二种是焊接完成后出现的焊接变形。

2.随焊挤压旋转控制法在对铝合金框架车身弧焊焊接应力进行控制的多种方法中，随焊挤压旋转控制法，即WTRE的应用，能够有效改善铝合金框架车身结构中焊接接头位置的性能和组织结构，细化焊缝结晶的晶粒大小，使晶粒具有杂乱的生长方向，进而提高铝合金焊缝位置的力学性能。

实践显示，在采用了随焊挤压旋转控制法之后，铝合金材料焊接接头能够增强40MPa左右的抗拉强度。

除此之外，对于热裂纹，随焊挤压旋转控制法也能发挥良好的控制作用。

而且，随焊挤压旋转控制法的操作方法和设施都比较简便，能够优化操作人员的工作强度和环境，在自动化操作方面也具有显著的优势。

随焊旋转挤压控制法是在铝合金焊缝冷却凝固的时候，对其使用圆柱挤压头进行挤压旋转，焊缝金属因此会出现拉伸应变，同附近位置的残余拉应力互相抵消，最终实现降低铝合金框架车身由于失稳而产生应力变形的可能。

随焊挤压旋转控制法应用过程中的挤压旋转装置的主要构成部件包括挤压头、焊枪、焊接夹具以及填丝机构。

其中，挤压头需要对铝合金框架车身的焊缝位置同时施加垂直压力和旋转力，机械装置和挤压头本身的重力是垂直压力的主要来源，电动机则为挤压头提供旋转动力。

焊接结构应力与变形仿真分析

目录
摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------- I Abstract-------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第 1 章绪论----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1 研究的背景及意义----------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 国内外焊接变形预测方法的研究动态------------------------------------------------------ 1 1.3 论文内容安排---------------------------------------------------------------------------------- 2 第 2 章焊接应力与变形及其仿真技术---------------------------------------------------------------- 3 2.1 焊接应力与变形的产生原因及分类--------------------------------------------------------- 3 2.2 焊接应力与变形的影响因素----------------------------------------------------------------- 4 2.3 焊接数值仿真分析技术----------------------------------------------------------------------- 4 第 3 章 SYSWELD 焊接仿真分析------------------------------------------------------------------------- 7 3.1 热源校核过程---------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2 几何模型以及网格划分---------------------------------------------------------------------- 12 3.3 利用焊接向导进行焊接仿真计算---------------------------------------------------------- 16 第 4 章基于“局部-整体”法的焊接仿真分析----------------------------------------------------- 25 4.1 局部模型的选择------------------------------------------------------------------------------- 25 4.2 局部模型的仿真分析------------------------------------------------------------------------- 26 4.3 转换模型的获得和验证：--------------------------------------------------------------------26 4.3 整体模型的网格划分------------------------------------------------------------------------- 34 4.4 整体装配分析----------------------------------------------------------------------------------36 结论------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 结束语-----------------------------------------------------------------------------------------------------40 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

焊接变形有规律

焊接变形有规律
焊接变形是指在焊接过程中，由于焊接热量的作用，导致焊接材料发生形状变化的现象。

焊接变形的规律可以总结为以下几点：
1.焊缝收缩变形：焊接时，熔融金属会收缩，导致焊缝两侧的材料发生变形。

焊缝的收缩方向一般与焊接方向垂直，在焊接接头的两侧产生一定的收缩应力，从而引起焊接件的形状变化。

2.焊接件热变形：焊接时，焊接部位受到高温热源的作用，产生热膨胀，导致焊接件发生形状变化。

热膨胀会使焊接接头出现弯曲、扭曲、变形等现象，特别是对于大型工件和薄壁结构，影响更为明显。

3.过热影响区变形：焊接区域会发生过热，特别是焊接热输入较大或焊接速度较快时，使接近焊缝的区域达到高温状态。

过热影响区的材料受到高温作用后，会发生体积膨胀，从而引起焊接件的变形。

4.扭曲效应：焊接时，各部位由于受到瞬间加热和冷却的影响不均，会引起各部位的变形，特别是在对称结构中，由于对称特性不好，会出现窜边、扭曲等现象。

5.弹性恢复：焊接完成后，焊接件会因为产生的变形而具有一定的应力，这些应力会影响到焊接件的形状。

当焊接件冷却
后，由于内部应力的释放，焊接件会出现一定的弹性恢复，形
状会发生变化。

综上所述，焊接变形具有一定的规律，主要包括焊缝收缩变形、焊接件热变形、过热影响区变形、扭曲效应和弹性恢复等。

在焊接过程中，我们可以采取一些措施，如预留余量、采用适
当的焊接方法和工艺参数、使用焊接变形补偿技术等来减小焊
接变形的影响。

焊接变形和应力分析研究

焊接变形和应力分析研究一、引言焊接是一种加工工艺，广泛应用于现代制造业中。

在焊接过程中，常常会出现变形和应力等问题，严重影响焊接质量和结构性能。

因此，研究焊接变形和应力分析，可以帮助解决焊接过程中的一系列问题，提高焊接质量和工艺效率。

二、焊接变形分析焊接变形是指焊接过程中由于热力学效应和热应力引起的结构内部和表面的形状、尺寸、位置等的变化。

焊接变形是焊接过程中的一个困难和矛盾，它不仅影响焊接质量，而且与加工、装配、使用和维护等各个环节都有密切关系。

1. 焊接变形的原因1.1 焊接过程热力学效应的影响焊接过程中，当电弧抵达材料时，电流和热流密度很高，使得焊接池的表面温度迅速达到熔点以上。

随着热输入的不断增加，熔体的深度也会增加。

在热输入过程中，熔池表面的液态金属因为表面张力的作用形成一个球形，从而引起了表面张力的变形。

1.2 焊接过程中热应力的影响焊接过程中，熔池和周围的基材因为温度的改变而发生膨胀和收缩，从而出现热应力。

由于基体的热应力是由非均匀变形引起的，所以其变形程度与焊接过程中的热输入大小、焊接电流的强度、焊接速度等因素都有关系。

2. 焊接变形的类型在焊接过程中，焊接件的变形有两个方面，分别是内部变形和外部变形。

内部变形是指焊接件在达到平衡状态后，由于形变结束而引起的内部变形现象。

外部变形是指焊接件在被约束时，由于外力作用而引起的趋势变化。

三、焊接应力分析焊接应力是指焊接过程中由于热力学效应和热应力引起的结构内部和表面的应力变化。

焊接应力是焊接件的重要性能指标之一，其大小和分布直接影响到焊接件的长期使用性能和安全性。

因此，研究焊接应力分析，对于提高焊接质量和结构强度具有重要意义。

1. 焊接应力的产生原因焊接应力的产生源于焊接过程中发生的热力学效应和热应力过程。

热力学效应包括热膨胀、热应力和热变形等现象，热应力包括几何约束应力和内部应力。

这两个因素共同作用导致了焊接应力的产生。

2. 焊接应力的类型焊接应力分为内部应力和几何约束应力两种类型。

焊接变形和应力的分析

浅谈焊接变形和应力的分析与处理方法摘要：焊缝是由工件金属和焊芯金属构成的，在焊接过程中是一个局部加热的过程，总是要产生焊接变形和应力，焊接变形和应力直接影响结构的制造质量和使用性能，应力的存在有可能导致产生裂纹，而变形则影响结构的形状和尺寸误差，因此我研究理解焊接变形和应力产生的原因、种类、基本规律和影响因素，以便控制和防止一旦发生过大焊接变形和应力后，能设法减少或消除。

关键词：焊接变形；焊接应力；焊后热处理；接头组织；一、焊接变形和应力产生的原因焊缝是在自然状态下结晶的，属铸造类型组织，它与基本是扎制状态的工件是不相同的，进缝区的金属在焊接热的作用下也会发生组织变化，像经过了一次热处理一样。

在焊接过程中，焊件中产生的随时间而变化的变形和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力，焊后焊件温度冷却至室温时留存于焊件中的变形和应力分别称为焊接残余变形和焊接残余应力。

而焊接接头局部区域的加热和冷却是很不均匀的，局部区域内的各部分金属又处于从液态到塑性状态在到弹性状态的不同状态，并随热源的变化而变化，这就是产生焊接应力和变形的根本原因。

下面我将分析一下焊缝的化学成分和组织。

二、焊缝的化学成分及焊接接头的金相组织焊缝的化学成分可以由焊缝中工件金属、焊芯金属所占的比例他们的成分来定，但是对于用药皮焊条的手工电弧焊，电弧气体和起保护作用的焊渣对焊缝成分有很大影响对焊接质量影响较大的气体有氧化性气体(氧气、二氧化碳)、氮和氢等，它们会烧损合金元素，阻碍焊接过程，产生气孔、夹杂，降低焊缝性能，所以我们要采取措施减少这些气体。

对于解决氧化问题的饿措施可以对于氧化问题突出的金属材料最好采用氩弧焊，焊接一般钢材时可以采用药皮手工电弧焊，此时除电弧气体和溶渣进行保护并注意操作因素外，还要进行脱氧或消除氧化物带来的危害；氮一旦侵入焊缝就很难消除，控制氮的措施主要是选用能严密隔绝空气的焊接方法，手工电弧焊还可以采取控制焊接标准、控制焊丝成分等方法；对于减少接头含氢量的措施是控制焊接区水分、冶金处理、控制焊接标准、焊后脱氢处理等。

焊接应力和变形影响因素分析

焊接应力和变形影响因素分析焊接应力和变形是焊接过程中不可避免的问题，对于焊接工艺和焊接接头的质量有着重要的影响。

本文将从焊接应力和变形的定义和影响因素入手，分析其对焊接质量的影响，并提出几种常用的控制焊接应力和变形的方法。

焊接应力是指焊接过程中产生的应力，包括热应力和残余应力。

热应力是由于焊接过程中产生的温度差引起的，而残余应力是由于焊缝冷却后产生的体积变化不一致引起的。

焊接变形指的是焊接过程中工件的形状发生改变。

焊接应力和变形的主要影响因素包括焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的热输入、焊接接头的几何形状和尺寸、焊接顺序等。

焊接材料的热膨胀系数是影响焊接应力和变形的重要因素之一。

不同材料的热膨胀系数不同，当焊接材料之间存在温度差时，就会产生应力。

一般来说，焊接接头的应力和变形与焊材的热膨胀系数成正比，因此在设计焊接接头时要考虑到材料的热膨胀系数，以减小应力和变形的产生。

焊接过程中的热输入也是影响焊接应力和变形的重要因素之一。

在焊接过程中，热输入的大小直接影响到焊接接头的温度分布和热量分布。

当热输入较大时，焊接接头受热均匀，产生的应力和变形较小；而当热输入较小时，焊接接头受热不均匀，可能产生较大的应力和变形。

因此，合理控制焊接过程中的热输入是减小焊接应力和变形的关键。

焊接接头的几何形状和尺寸也会影响焊接应力和变形的产生。

一般来说，焊接接头的表面积越大，焊接应力和变形越大。

因此，设计焊接接头时应考虑到减小焊接接头的表面积，以减少焊接应力和变形的产生。

焊接的顺序也会对焊接应力和变形产生影响。

一般来说，焊接时应从中心向两端均匀进行，避免集中焊接导致应力集中和变形集中。

此外，还应根据焊接接头的形状和特点，确定合适的焊接顺序，以减小应力和变形的产生。

为了控制焊接应力和变形，常用的方法包括预应力焊接、焊接变形补偿和焊接过程监测与控制等。

预应力焊接是通过给焊接材料施加预应力来减小焊接应力和变形的方法。

焊接变形补偿是通过在设计焊接结构时采用特殊形状和尺寸，以使其在焊接后的变形能够补偿焊接应力和变形。

焊接应力及焊接变形预防措施

钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。

由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。

本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。

一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。

在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。

这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。

而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。

焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。

二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1．焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。

2．降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。

(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。

焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析

焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析1.1 焊接变形与焊接应力焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形，焊接变形对尺寸稳定性以及结构力学性能都有很大的影响，控制焊接变形在焊接加工中是一个关键的任务。

在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。

残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。

对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1600℃，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。

焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件的应力，称为焊接残余应力。

并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的应力场。

1.2 Ansys有限元焊接分析为通过对焊接过程的三维有限元模拟分析以及焊接后构件变形及残余应力分布分析，为评估焊接对焊件的影响提供更加合理、有效、可靠的分析数据，并为焊接工艺提供一定的指导，为采用的焊接过程提供一定的分析依据，采用大型有限元计算软件Ansys作为分析工具对焊接过程与焊件的变形与残余应力进行了分析。

ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。

间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。

即：(1)使用热分析的手段进行热分析，根据需要可采用瞬态分析与稳态分析模型，此处为瞬态分析。

(2)重新进入前处理中,将热分析单元转换为相应的结构分析单元，设置结构分析中材料属性,如弹性模量、泊松比、热膨胀系数等。

模块焊接后变形原因分析

模块焊接后变形原因分析一、焊接热源引起的模块变形1.焊接热量引起的温度差异：在焊接过程中，焊接点会受到高温的热源，而其他区域则处于常温或低温状态，因此产生了焊接点周围的温度差异。

这种温度差异会引起局部热膨胀和冷却收缩，从而导致模块的变形。

2.焊接产生的应力：焊接过程中，焊缝会产生应力，尤其是焊接结构复杂或材料厚度不一致的模块。

这些应力会导致模块发生变形。

二、焊接过程中的工艺参数导致的模块变形1.焊接速度不均匀：焊接过程中，如果焊接速度不均匀，会导致焊接点的温度不均匀，从而引起焊接点周围的变形。

2.焊接过程中的应力控制不当：焊接过程中，过大或过小的应力都会导致模块的变形。

比如焊接时过大的挤压力会压扁焊缝，而焊接时过小的挤压力则容易导致焊接不牢固。

三、材料变形导致的模块变形1.焊接材料的热膨胀系数不同：焊接材料的热膨胀系数不同，当在焊接过程中受到高温热源时，热膨胀系数较大的材料会产生较大的膨胀，从而导致模块的变形。

2.材料的残余应力：在焊接过程中，材料会产生残余应力。

如果这些残余应力不能得到适当的释放，会导致模块在后续使用过程中继续变形。

四、设计和加工误差导致的模块变形1.模块设计不合理：模块的设计不合理，如强度不足、刚度不够等问题，会使模块在焊接过程中更容易发生变形。

2.零件加工精度不高：如果焊接之前的零件加工精度不高，即使焊接过程中没有其他问题，也会导致模块变形。

综上所述，模块焊接后的变形有多种原因，包括焊接热源引起的热膨胀和冷却收缩、焊接产生的应力、焊接过程中的工艺参数、材料的热膨胀系数和残余应力以及设计和加工误差等。

为了减少模块焊接后的变形，可以从控制焊接参数、选用合适的材料、进行适当的热处理、改善设计和加工精度等方面入手，并在焊接前进行充分的分析和优化设计。

焊接变形与残余应力的数值模拟分析

焊接变形与残余应力的数值模拟分析随着工业技术的发展，焊接已经成为了现代制造业中不可或缺的一种加工工艺。

焊接的应用范围非常广泛，从车辆制造到建筑结构，从航空航天到电子竞技设备，焊接技术都有所涉及。

然而，焊接过程中会产生残余应力和变形问题，严重影响焊接件的品质和性能，甚至可能导致失效。

因此，了解焊接变形和残余应力问题，进行数值模拟分析是非常重要的。

一、焊接变形焊接变形是焊接过程中最常见的问题之一。

变形不仅影响焊接件的外观美观，还会影响其安装和使用。

焊接变形的产生原因有很多，其中包括热应力、物理收缩、材料弹性性质的变化等。

因此，减少焊接变形是焊接过程中必须解决的技术问题。

在数值模拟中，我们一般采用有限元法来模拟焊接变形。

这种方法可以对焊接前后零件的状态进行精确的数值计算。

在计算过程中，我们需要考虑材料的物理性质、热加工条件和焊接过程中零件的固定方法等。

通过数值模拟，我们可以预测焊接变形的量、方向和位置，从而采取相应的措施进行修正，保证焊接件的完整性和质量。

二、残余应力焊接残余应力是指焊接过程中留下的静态应力。

这种应力会影响焊接件的耐用性和安全性，容易引起裂纹和变形。

在某些情况下，焊接残余应力甚至可能导致焊接件的失效。

因此，减少焊接残余应力是非常重要的。

数值模拟还可以用来分析焊接残余应力。

在数值模拟时，我们一般采用热-弹性-塑性的有限元法进行计算。

这种方法考虑了焊接过程中不同材料之间的热胀缩差异、热致塑性变形和残余应力等因素。

通过数值模拟，我们可以预测焊接件上的残余应力分布情况，从而采取相应的措施进行消除或者减少。

三、模拟结果的验证由于焊接变形和残余应力问题十分复杂，需要考虑很多因素。

因此，数值模拟结果仅供参考，需要进行实验验证。

提高焊接件的精度和焊接品质，可以采用慢速焊接、增加支撑和焊接等离子体，并对焊接过程中的参数进行充分的控制。

同时，可以使用补偿焊接，通过防止变形和残余应力问题的技术手段，来消除材料的塑性变形和残余应力。

分析控制焊接应力和变形

科技信息
。科教前沿０
ＳＩＮＥ＆ＴＣ－ＯＯＹＩＦＲＴＯＣＥＣＥＩＬＧＯＭＡＩＮＩＮＮ
２００８年第３Ｏ期
分析控制焊接应力和变形
洛超（新疆汇通水利电力工程建设有限公司新疆
【摘
乌鲁木齐Leabharlann ８００）３００
要】为有效控制钢结构因焊件的不均＞膨胀和收缩而造成的焊接变形，－ｊ－就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析，出了相提
接头塑性变形区增大。
ｉ．接方法的影响３焊还并多种焊接方法的热输入差别较大，建筑钢结构焊接常用的几种避免焊缝密集以外，应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴，使在焊接方法中，电渣以外，弧焊热输入最大，其他条件如焊缝断面焊缝的布置与构件中和轴相对称。除埋在
能采用较小的坡口尺寸ｆ度和间隙）角。制。２对屈服强度３５Ａ以下，硬性不强的钢材采用较小的热输１４ＭＰ淬钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固尽层优的热过程，由于不均匀温度场，但导致焊件不均匀的膨胀和收缩，而入，可能不预热或适当降低预热、间温度；先采用热输入较小的从
．ｍ０７ｍｍ。时收缩引起的塑性变形量越大，缝面积对纵向、向及角变形的影每米长可预留０５ｍ～．焊横１）于长构件的扭曲，要靠提高板材平整度和构件组装精度，Ｏ对主响趋势是一致的，且是起主要的影响，此，板厚相同时，口尺而因在坡使坡口角度和间隙准确，弧的指向或对中准确，使焊缝角度变形电以寸越大，缩变形越大。收和翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致。１．接热输入的影响２焊

管道装配焊接变形与应力分析

管道装配焊接变形与应力分析管道装配焊接是一项重要的工艺，在建筑、能源、石化等行业中得到广泛应用。

然而，焊接过程中的变形和应力问题常常困扰着焊接工程师和技术人员。

本文将探讨管道装配焊接的变形与应力问题，并提出一些解决方案。

首先，我们来讨论管道装配焊接过程中的变形问题。

焊接过程中，由于高温引起的热膨胀和冷却收缩会导致管道发生变形。

这种变形主要表现在两个方面：纵向变形和横向变形。

纵向变形是指管道在焊接过程中沿管道轴向方向发生的变形。

主要原因是焊缝的热量会导致焊接区域的热膨胀，从而使管道产生纵向变形。

为了减少纵向变形，可以采取以下措施：首先，在焊接过程中，对管道进行适当的加热和预热，以减小焊接区域的温度梯度；其次，可以使用焊接变形补偿装置，如夹具、支架等，来抵消管道的变形。

横向变形是指管道在焊接过程中在管道横截面方向上发生的变形。

这种变形主要是由于焊接热量引起的冷却收缩不均匀所造成的。

为了减少横向变形，可以采取以下措施：首先，在焊接前可以对管道进行适当的预变形处理，使其在焊接后能够恢复到正常状态；其次，可以使用内支撑物或内衬等方法来减小焊接区域的压缩变形。

除了变形问题，管道装配焊接还会产生应力问题。

焊接过程中的应力主要分为两种：残余应力和热应力。

残余应力是指焊接完成后，管道内部和外部的应力状态。

由于焊接过程中的温度变化和热膨胀，焊接接头处会产生应力集中，从而导致残余应力的产生。

这些残余应力如果得不到合理的处理，会对管道的强度和稳定性造成影响。

因此，我们需要对管道进行适当的应力释放处理，例如进行热处理或机械补偿等。

热应力是指焊接过程中的应力变化。

焊接时，由于焊接区域的温度急剧升高和冷却速度快，会导致焊接接头附近的材料发生塑性变形，从而产生应力。

为了减少热应力的产生，可以采取以下措施：控制焊接过程中的温度，避免过高的焊接温度和过长的焊接时间；采用合适的焊接方法和焊接参数，以减小焊接区域的热输入。

在实际的焊接工程中，理论知识的运用往往是不够的。

焊接应力和变形对钢结构承载力的影响分析

焊接应力和变形对钢结构承载力的影响分析摘要：随着钢结构建筑的增加，焊接应力和变形对钢结构的承载力的影响越来越引起工程界的关注。

文章从焊接应力和变形产生的原因着手，对钢结构框架是否考虑焊接应力和变形进行承载力对比分析。

关键词：焊接应力和变形热弹塑性分析承载力钢结构成为目前应用日益普遍的一种结构形式，多用于大跨度公共建筑、工业厂房和一些对建筑空间、建筑体型、建筑功能有特殊要求的建筑物和构筑物中。

焊接已成为钢结构制作和施工过程重要的连接方式，目前应用最多的是手工电弧焊和自动（或半自动）埋弧焊。

它们均利用电弧产生的热能使连接处的焊件材料和焊条（或焊丝）熔化使两焊件连成一体。

焊接时焊缝及周围产生局部高温的不均匀温度场，高温部分钢材要求向外膨胀伸长但受到邻近钢材的约束形成焊接应力，焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形称为焊接变形。

焊接应力和变形对结构承载力影响程度对于工程经济至关重要。

一、焊接应力和变形产生的原因（一）焊接应力产生原因焊接应力按作用方向分为平行于焊缝长度方向的纵向应力、垂直于焊缝轴线的横向应力和厚度方向应力。

在焊接过程中，钢板中会产生不均匀的温度场，从而产生不均匀的膨胀。

在靠近焊缝一侧高温区受到热压力作用，而在远离焊缝一侧受到热拉应力的作用；焊接完毕，焊件自然冷却，在近焊缝区段产生拉应力，在稍远区段产生压应力称为纵向应力。

横向焊接应力可分为焊缝的纵向和横向两个方向收缩应力。

在焊接过程中，两块板沿焊缝长度方向中部产生横向拉应力，两端产生压应力。

冷却时，焊缝冷却时间不同，先焊的先冷却并产生强度，约束了后焊的焊缝在横向的膨胀。

后焊的焊缝冷却时，横向收缩受到阻止，而产生横向拉应力，而先焊部分则产生横向压应力。

厚度方向的焊接应力常发生焊缝需要多层焊中，温度沿厚度方向分布不均，表面先冷却，中间后冷却，中间部分收缩时，受到表面已凝固焊缝阻止，中间层受拉，而外层受压。

（二）焊接变形产生原因焊接变形分结构部分发生变形的局部变形和整个结构的形状或尺寸发生变化的整体变形。

焊接前后工件变形分析及解决方法

焊接件后工件变形分析焊接变形影响因素焊接变形的原因；由于焊接时局部加热膨胀作用和局部冷却时收缩作用造成的，即当局部加热膨胀时受到了未加热部分的压缩作用、和局部冷却收缩时受到了未加热部分牵拉作用。

所以经过焊接后的工件和材料本身就发生了尺寸的改变、形状的改变、和位置的改变。

焊接变形的方式：1、纵向应力变形：是指顺着焊缝方向发生的变形。

2、横向应力变形：是指在焊缝左右横向方面发生的变形。

3、弯曲变形：是指在焊缝垂直上下方向发生的变形。

焊接变形与内应力的关系:在钢板焊接时，当有较大热量输入量的情况下，1.板材越薄越容易产生较大变形，但板材内部的应力较小；2.板材越厚越不易产生变形，但板材内部可能存在较大应力；3.在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大，应力越多，越容易变形；4.焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形影响趋势是一致，且是主要的影响因素；减少或消除焊接内应力的主要措施从消除内应力原理上看：1.焊接时尽量减少热输入量和尽量减少填充金属。

2.阻焊结构应合理分配各个组单元，并进行合理的组队焊接。

3.位于构件刚性最大的部位最后焊接。

4.由中间向两侧对称进行焊接从设计角度看，防止措施：1.结构设计中尽可能减少不必要的焊缝2.结构设计中在保证结构承载能力条件下，尽量采用较小焊缝尺寸3.安排焊缝尽量对称于结构件截面中性轴从工艺角度看，焊接顺序的基本规则先焊对接焊缝，然后焊角焊缝或环焊缝；先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊对接焊缝，后焊环焊缝；当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区；操作者焊接前后减少或消除焊接内应力的主要措施1.预热法：构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。

焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减少焊接残余应力。

2.锤击：焊后用小锤轻敲焊缝及向邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。

3.振动法：构件承受载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。

焊接过程中的变形与残余应力分析

焊接过程中的变形与残余应力分析引言：焊接是一种常见的金属连接工艺，广泛应用于制造业和建筑工程中。

然而，在焊接过程中，由于高温和冷却过程中的热收缩，会导致焊接件发生变形和残余应力。

本文将探讨焊接过程中的变形和残余应力产生的原因，并介绍一些常见的分析方法和解决方案。

一、焊接过程中的变形1.1 焊接热源对金属的影响焊接过程中，焊接热源的加热会引起焊接件的温度升高，导致焊接件发生热膨胀。

当焊接完成后，焊接件冷却时，会发生热收缩。

这种热膨胀和热收缩会导致焊接件发生变形。

1.2 焊接过程中的应力分布焊接过程中，焊接热源引起的温度变化会导致焊接件内部产生应力。

这些应力会导致焊接件发生变形。

特别是在焊接过程中，焊接件的不同部位会受到不同的应力作用，从而引起焊接件的变形。

二、焊接过程中的残余应力2.1 焊接残余应力的形成机制焊接过程中，焊接件在冷却过程中会发生热收缩，但由于焊接件与周围环境的约束，无法自由收缩。

这导致焊接件内部产生残余应力。

残余应力的大小和分布会影响焊接件的性能和使用寿命。

2.2 焊接残余应力对焊接件的影响焊接残余应力会导致焊接件发生变形、裂纹和变脆等问题。

残余应力还会降低焊接件的疲劳寿命和承载能力。

因此，对焊接残余应力进行分析和控制是确保焊接质量的重要环节。

三、焊接过程中变形与残余应力的分析方法3.1 数值模拟方法数值模拟方法是一种常用的分析焊接过程中变形和残余应力的方法。

通过建立焊接过程的数学模型，可以模拟焊接过程中的温度场和应力场。

这种方法可以预测焊接件的变形和残余应力，并优化焊接工艺参数。

3.2 实验方法实验方法是另一种常用的分析焊接过程中变形和残余应力的方法。

通过测量焊接件的变形和残余应力，可以了解焊接过程中的变形和残余应力分布。

实验方法可以验证数值模拟结果的准确性，并为焊接工艺的优化提供参考。

四、焊接过程中变形与残余应力的解决方案4.1 焊接变形的解决方案为了减少焊接变形，可以采取以下措施：- 优化焊接工艺参数，如焊接速度和焊接顺序，以减小热输入和热影响区域。

铝合金焊接应力与变形数值分析综述

便可预测整个焊接结构的残余应力和变形，在大幅度
地缩短了计算时间的同时。计算结果也较为准确。热弹塑性有限元法是预测焊接变形的最重要和适应性最强的方法，可以在焊接热循环过程中动态地跟踪材料
题，在结构设计阶段预测焊接结构残余应力与变形的
塑变理论和弯曲理论为基础，对一些简单焊接构件的
Ｏ引言
变形（如简单梁、板的焊接收缩变形和角变形）较为
现代工业的飞速发展对产品轻量化提出了越来越
适用。但对复杂的构件几乎无法应用。焊缝收缩力法
高的要求。铝合金具有自身质量轻、比强度高、耐腐
力法、线弹性体积收缩法、固有应变法和热弹塑性有
限元法。
解析法以焊接热传导理论、结构力学理论、残余
收稿日期：２１－０２０１１— ５基金项目：２０湖南省教育厅科学研究项目（９１１）０００９０Ｃ０８；２１湖南省科技计划项目（００Ｊ１８２１Ｆ３１）
蚀等优点，因而代替了传统钢结构，被广泛地应用于各种焊接结构产品中。随着科学技术的不断发展与进步．我国在铝合金型材的生产和使用方面的研究发展迅速，其市场竞争力不断提高，近年来在轨道车辆、
大小与分布，从而选择合理焊接工艺和优化设计来减

搅拌摩擦焊焊接工装的形变与应力分析

搅拌摩擦焊焊接工装的形变与应力分析搅拌摩擦焊作为一种高效、节能、环保的焊接技术，在航空航天、汽车制造、轨道交通等领域得到了广泛应用。

在搅拌摩擦焊过程中，工装的设计和制造对焊接质量起着至关重要的作用。

本文将对搅拌摩擦焊焊接工装的形变与应力进行分析，以期为工装设计提供参考。

一、形变分析在搅拌摩擦焊过程中，工装会受到较大的热应力和机械应力，从而发生形变。

首先，工装内部会受到高温的焊接热源作用，导致工装的局部变形。

其次，在搅拌摩擦焊过程中，摩擦热源和机械力的作用下，工装受到来自焊接件的挤压力，使其产生弯曲和变形。

最后，在冷却过程中，由于工装和焊接件的不同线性膨胀系数，也会导致工装的形变。

为了减小工装的形变，可以采取以下措施：首先，合理设计工装结构，保证其刚度和稳定性；其次，选用高强度、高温抗变形的材料制作工装；最后，控制焊接温度和时间，减小热应力的作用。

二、应力分析在搅拌摩擦焊过程中，工装会承受各向异性热应力、残余应力等多种应力形式。

首先，由于焊接过程中工装受到的温度梯度较大，导致工装产生各向异性热应力，使其局部应力集中。

其次，摩擦力和挤压力作用下，工装会受到机械应力的影响，引起应力集中和应力过大。

为了减小工装的应力，可以采取以下措施：首先，适当增加工装的强度和刚度，提高其承载能力；其次，合理设计工装结构，降低应力集中的程度；最后，在搅拌摩擦焊过程中加强监控和控制，及时调整焊接参数，减小应力的产生。

综上所述，搅拌摩擦焊焊接工装的形变与应力分析对于确保焊接质量和提高生产效率具有重要意义。

通过合理设计工装结构、选用适当材料和控制焊接参数，可以有效减小工装的形变和应力，提高焊接工艺的稳定性和可靠性。

期望本文的分析能够为搅拌摩擦焊工装设计和应用提供一定的参考价值。