《焊接结构学》期末考试试卷

《焊接结构学》期末考试试卷

一、名词解释

1.内应力：是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的力。

2.解理断裂：是沿晶内一定结晶学平面分离而形成的断裂，是一种晶内断裂。

3.应力腐蚀开裂：是指在拉应力和腐蚀共同作用下产生裂纹的现象。

4.温差拉伸法：是利用在焊接结构上进行的不均匀加热造成的适当的温度差，来使焊缝及其附近区域产生拉伸塑性变形，从而抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，达到消除部分焊接残余应力的目的。

5.焊接结构：用焊接的方法生产制造出来的结构。

6.焊接温度场：是指在焊接过程中，某一时刻所有空间各点温度的总计或分布。

7.应力集中：是指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。

8.焊接变形：由于焊接而引起的焊件尺寸的改变称为焊接变形。

9.联系焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，焊缝一旦断裂结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝。

10.工作焊缝：是一种焊缝与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，即焊缝一旦断裂结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝。

11.动应变时效：金属和合金在塑性变形时或塑性变形后所发生的时效过程

12.焊接残余应力：焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限，

以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。这样焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。

13. 焊接热循环:在焊接过程中，工件上的温度随着瞬时热源或移动热源的作用而发生变

化，温度随时间由低而高，达到最大值后，又由高而低的变化称为焊接热循环。14.延性断裂：伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。

二、简答题

1.焊接结构的优点？

焊接结构的优点：（1）焊接可以把不同形状，不同厚度，不同材料的工件连接起来，且可与母材相当，同时可使产品重量减轻，生产成本明显降低。（2）焊接是一种金属原子间的结合，刚度大，整体性好，不像机械连接那样有间隙，可以减少变形，且能保证容器类结构的气密性和水密性。（3）与铸、锻等其它加工方法相比，生产焊接产品一般不需要大型贵重设备。投资少，见效快。（4）大多数焊接结构生产工艺简单，设备的操作比较容易，应用面非常广泛。（5）焊接特别适用于几何尺寸大，而材料较分散的制品。（6）焊接结构的生产可实现全过程的质量跟踪。比如生产过程中的声发射检测技术，焊前的材料检验，焊后的多种检测手段（X射线，超声波）等。

2.简述焊接残余变形的分类及特点？

①纵向收缩变形，即构件焊后在焊缝长度方向上发生收缩。②横向收缩变形，即构件

焊在垂直焊缝方向上发生收缩。③挠曲变形，即构件焊后发生挠曲，由焊缝的纵向收缩和横向收缩引起。④角变形，即焊后构件的平面绕焊缝产生角位移。⑤波浪变形，即焊后构件呈波浪形，多在焊接薄板时发生。⑥错边变形，即由于焊接件的热膨胀不一致，在厚度或长度方向上引起错边。⑦螺旋形变形，即焊后在结构上产生扭曲。

3.焊接热过程的复杂性主要表现在哪几方面？

1）、热过程的局部性或不均匀性

与热处理工艺不同，多数焊接过程都是局部进行加热的，只有在热源直接作用下的区域受到加热，有热量输入，其它区域则存在热量损耗，（举例：电弧焊、电阻焊等），受热区域的金属熔化，形成焊接熔池，这正是引起残余应力和变形的根源。

2）、热源的相对运动

由于焊接热源相对于工件的位置在不断发生变化，这就造成了焊接热过程的不稳定性

3）、热过程的瞬时性（非稳态性）

由于金属材料中热的传播速度很快，焊接将必用到高度集中的热源，这种热源可以在极短的瞬间内将大量的热量由热源传递给工件，这就造成了焊接热过程的时变性和非稳态特性

4.内应力的存在，对塑性材料和静载强度有何影响？

如果材料具足够的塑性，当外力所引起的应力与内应力叠加达到材料的屈服极限后，应力就不再增加，而是产生塑性变形，这样就会使构件整个截面上应力逐渐均匀化，只要材料有足够的延性，内应力的存在并不影响材料的静载强度。

5、常用的疲劳图有几种表示形式？

1）用最大应力和应力循环特性系数表示的疲劳图 2）用最大应力和平均应力表示的疲劳图 3）用应力振幅和平均应力表示的疲劳图4）用最大应力和最小应力表示的疲劳图6、例举焊接热源模型。

1）点热源模型2）线热源模型3）面热源模型4）高斯热源模型5）双椭球热源模型6）广义双椭球热源模型

7、以平板对接为例，用图示的方式给出纵向焊接残余应力的纵向和横向分布形势。

8、画出未开坡口的十字形接头的工作应力分布。

9.预防焊接变形的措施？

(一)设计措施：①合理地选择焊缝的尺寸和形式②尽可能减少不必要焊缝③合理地安排

焊缝的位置㈡工艺措施：①采取反变形法。②刚性固定法，即在没有反变形的情况下，采用装夹具来增加构件的刚性，提高其抵抗变形的能力。③合理地选择焊接方法和规范，即在满足设计要求作使用要求的前题下，尽量采用小的焊接线能量。

10.简述焊缝及接头的基本型式。

（一）焊缝的基本型式：1、对接焊缝；2、角焊缝；

（二）接头的基本型式：1、对接接头；2、搭接接头；3、丁字（十字）接头；4、角接头

11、简述焊接接头疲劳断裂的过程。

疲劳断裂的过程一般由三个阶段所组成：一、在应力集中处产生初始疲劳裂纹。疲劳裂纹“产生”的定义带有一定的随意性，随裂纹检测技术的不同而不同；二、裂纹稳定扩展；三、断裂，断裂阶段一般根据结构的型式而定。

12、简述焊接热循环的概念及其主要参数。

热循环及其特征在焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点的温度随时间由低而高达到最大值后又由高到低变化的过程称焊接热循环。可见，焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，它给母材造成了不均匀的组织和不均匀的性能，又使焊件产生复杂的应变和应力。掌握近缝区的热循环，对于控制和提高焊接质量相当重要。1）加热速度焊接的加热速度比普通的金属热处理条件下快得多，它受焊接方法、焊接热输入、板厚及几何尺寸和金属热物理性质的影响。焊接钢材时，加热速度越快，钢中奥氏体的均质化和碳化物溶解就越不充分，必然影响到焊接热影响区冷却后的组织与性能。2）峰值温度即加热最高温度，它决定着焊后母材热影响区的组织与性能，例如，接头熔合线附近的过热段，就是因为温度高，引起晶粒粗大，致使韧性下降。低合金钢对接单道焊的热循环参