焊接残余应力的测定优秀课件
焊接残余应力的测定.ppt
1
1 2
(2)
2 4 2 4 2 a 3 a 2 a 3 a 2 1 2 ( 1 ) sin 2 ( 1 ) cos 2 r
r 2 4 2 r r
2
2 4 r r
钻孔前的切向应力及径向应力
t 、 r
的表达式为：
t
1 2 1 2 1 1 2 2
式中：S是有效面积，L是磁路的有效长 1 、 2 分别是探头和试样的导磁率,因 度， 为应力只影响到 2 的变化，所以磁阻的相 对变化为：
2 R R 2 2 R R R R 2
B
10
8
（1）、磁性法 原理：铁磁材料具有如下的性质，在 磁化时，如果在应力作用（产生应变）下， 则材料的导磁性能要发生变化，即同一种材 料，有应力作用和无应力作用，其磁化曲线 是不同的。在一定的应力范围内，初始导磁 和应力成线性关系，如图8所示，当材料受 拉伸时，导磁性增加，受压时导磁性减小。
我们知道，一个闭合磁路的磁阻 R 是由磁探 头本身的磁阻R1和式样的磁阻R2的总和， 即： L L R R R S S
1、纵向焊接残余应力
焊缝及其附近区中的应力为拉伸应力，对于 低碳钢焊接结构，最大拉伸应力值一般可达到材 料的屈服极限，稍离开焊缝区，拉伸应力迅速下 降，继而出现残余压应力。如图1所示 纵向残余应力的分布规律，可用下面公式表 示： 2
x (y )
y 1 2 y f 2 1 e x力为 1 、 r' ' ，钻孔时产生 处的切向、径向应力为 t'' 、 t、 r ，钻孔后重新平衡时的 的附加应力为 ' ' t ，其关系为： 应力为 r 、
残余应力测量与消除方式的介绍课件
振动时效 30—60% 较好 10元/吨 一小时内 无污染 较好 可忽略不计 几乎任何工件 任何工序之间
残余应力测量与消除方式的介绍
4
2、振动时效的介绍
振动时效技术
振动时效技术，国外称之为“Vibrating Stress Relief”简称“VSR”,源自 于敲击时效，通过专业的振动时效设备，使被处理的工件产生共振，并通过 这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位，使工件内部发生微 观的塑性变形，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，最终防止工件 在加工和使用过程中变形和开裂。
七、仪器的保养和维护。
残余应力测量与消除方式的介绍
11
2、振动时效的介绍
振动时效局限性
1.不能替代去应力目的以外的热处理 2.不能显著改变金相组织及机械性能（如强度，硬度） 3.不能用于校形 4.对于箱，板形工件时效噪音较大 5.工艺效果在很大程度上取决于工艺员的振动时效工艺理论水平和经验 6.不适宜于高压容器、残余应力较小的工件、大尺寸的薄板焊接件、薄壁铸件、大部分 冷加工件、弹性结构应力为主的工件、刚性过大或尺寸过小件（其中部分可用振动平台 来时效） 7.并非工件所有部位的时效效果都一致
残余应力测量与消除方式的介绍
6
2、振动时效的介绍
振动时效设备构成
残余应力测量与消除方式的介绍
7
2、振动时效的介绍
振动时效设备类型
直流振动时效 设备
高能振动时 效设备
定量振动时效 设备
➢液晶振动时效设备
➢智能频谱交流振动 时效设备
➢定量式多通道振动 时效系统
➢数码振动时效设备
➢液晶振动时效设备
➢定量式全自动振动 时效设备
工件的支撑及激振器和传感器的装夹。
《残余应力测量 》课件
通过对数据处理算法的优化，提高测量数据的处 理速度和准确性，从而提升测量准确度。
3
多参数测量融合
将多种参数测量结果进行融合，如表面形貌、材 料成分等，以更全面地反映材料的残余应力状态 。
THANKS
感谢观看
域产生残余应力。
对产品的影响
01
降低产品强度和疲 劳寿命
过大的残余应力可能导致产品在 使用过程中过早出现疲劳裂纹， 降低产品的疲劳寿命。
02
影响产品尺寸稳定 性
残余应力会导致产品在使用过程 中发生变形，影响产品的尺寸稳 定性。
03
引发应力腐蚀开裂
在某些腐蚀环境下，残余应力可 能会引发应力腐蚀开裂，对产品 的安全性能造成威胁。
光学干涉技术
利用光学干涉原理，通过测量材料表面的微小形变来推算残余应力 。
磁性测量技术
利用磁性材料的磁致伸缩效应，通过测量材料的磁致伸缩系数来反 演残余应力。
应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，对飞机和航天器的结构健康监测要 求越来越高，残余应力测量技术将广泛应用于航空航天领域。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能和风能等，需要对大型结构件进行残余应 力测量，以确保其安全性和稳定性。
汽车工业领域
汽车工业中，对汽车零部件的残余应力测量需求越来越大，以保障汽 车的安全性能和寿命。
测量准确度的提高
1 2
新型传感器技术
采用新型传感器技术，如高精度光纤传感器和纳 米压痕传感器等，以提高测量准确度和分辨率。
建筑领域
在建筑领域，残余应力的存在可能导致桥梁、高层建筑等结构出现裂纹、变形或破坏。
通过残余应力测量，可以评估结构的稳定性和安全性，为建筑物的维护和加固提供科学依据，确保建 筑物的长期使用安全。
残余应力测量与消除方式的介绍PPT共31页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以ห้องสมุดไป่ตู้自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
残余应力测量与消除方式的 介绍
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
显微硬度压痕法测量焊接微区残余应力
髓源工程焊接国际论坛ＩＦＷＴ２００５动转塔显微硬度计进行测量。
压痕大小测量在荷兰ＦＥｌ公司的Ｓｉｒｉｏｎ型场离子发射枪高分辨扫描电镜（ＳＥＭ）上进行，在高倍下精确测出压痕的面秘比，，这比般的光学会相品微镜的测量精度要高得多。
３实验结果及讨论３．１显微压痕与残余应力的关系图５是纯铜片样品经二点弯曲后受拉伸应力部位的显微硬度压痕和未弯曲时的同一区域乐痕的形貌特征。
可以看Ⅱｊ纯铜片被弯曲之后，表面产生了大量孪晶和滑移带，说明此处有较大的应力集中，如图５ａ所示。
与无变形的区域相比，有孪晶和滑移带区域的压痕并没有明显的增大趋势，但是其面积比Ｃ。
有较人的变化。
由测量可知，有变形和应力集中时产为１，０８０８５，无变形时∥为０９７０１ｌ。
可见，残余戍力对压痕面积影响并不是很大，而是很大程度影响Ｊ．压痕的面积比。
ａ）有批应力集ｒｆｌ区域的乐痕ｂ）无扣应力集巾区域的压痕图５纯铜中拉伴残余应力时压痕朐影响图６显示出随着弯曲度的增大，每次弯曲后得到的硬度值基本上是不变的。
这与Ｏｌｉｖｅｒ所得结果相符‘７一Ｉ，也说明我们的面积测量方法是准确的。
另外，Ｃａｒｌｓｓｏｎ等人”’”１也指出硬度只与残余应变有关，而与残余应力几乎无关，图６巾的曲线显示硬度几乎不变，可知在弯曲后产牛＾的残余应变极小，其值为常数。
在Ｃａｒｌｓｓｏｎ和Ｓｔｔｒｅｓｈ口’９１”１的研究中发现，当材料中存在拉伸残余应力时，压痕的面积比会小十没有残余应力时的面积比。
即面积比随着拉伸残余应力的增人而减小。
这是由ｆ其压痕的面积是根据加载卸载曲线获得的，主要由乐入深度ｈ决定，当存在批应力时，压痕的四周产生凹陷（Ｓｉｎｋ．ｉｎ）或凸起（Ｐｉｌｅ－ｕｐ）减小，造成真实面积Ａ［Ａ＝４ｈ２／（ｔａｎ２２。
）２】减小，从而得到的面积比减小。
而在本实验中，压痕面积比随着弯曲度的增大ｌ叮增大，压痕面积比随着弯曲度变化而呈线性变化，如图７所示。
这是由于我们的压痕面积测鼍是根据眶痕的‘个俯视图得到的（见图４）。
小孔法测量焊接残余应力
3.3.1焊接残余应力测试方法焊接残余应力的测量始于20世纪30年代，至今已研究出数十种测量方法[47]，可分为两大类，一类是机械测量法，例如小孔法、分割全释放法等，另一类是物理测量法，例如X 射线衍射法、超声波法等[48]。
机械测量法是将构件的一小部分从整体中分离或切割出来使应力释放，采用仪器测量出释放的应变大小，然后通过应力应变公式计算出焊接残余应力，其特点是对构件有一定的损伤；物理测量法虽然对被测构件无损害，但成本较高。
其中小孔法和X 射线衍射法是使用较多的，尤其以小孔法最多。
小孔法是J.Mather 于1934年提出的，该方法操作相对简单，测试成本较低，对构件破坏程度小，可测量各种金属和非金属材料的残余应力，但是盲孔法测量精度受许多因素的影响，例如孔边塑性变形、钻削附加应变、孔位偏移、孔径和孔深误差、应变片粘贴质量及灵敏度误差等，另外采用小孔法测量高残余应力时，应力集中会造成孔边屈服而产生的塑性变形，这会造成很大的测量误差。
3.3.2小孔法测量焊接残余应力原理如图3.8所示为测试点O 附近的应力状态，σ1和σ2为O 点的残余主应力。
在离O 点距离为r 的P 点处，σr 和σt 分别表示钻孔释放的径向应力和切向应力，φ为σr 和σ1的夹角[49]。
aσ1σ2r φOPσrσt图3.8 测试点O 附近的应力状态 Fig.3.8 The stress state near test point O根据弹性力学原理可得P 点的原有残余应力和与残余主应力σ1和σ2的关系为：'1212'1212cos 222cos 222r tσσσσσϕσσσσσϕ+-⎧=+⎪⎪⎨+-⎪=-⎪⎩ （3.1） 在测试点O 处钻一个半径为a 的小孔释放应力，由弹性力学可知，钻孔后的应力和分别为：242''121224224''12122434(1)(1)cos 2223(1)(1)cos 222r t a a a r r ra a r r σσσσσϕσσσσσϕ⎧+-=-++-⎪⎪⎨+-⎪=+-+⎪⎩ （3.2） 钻孔后，P 点应力释放量和为：''''''r r rt t tσσσσσσ⎧=-⎪⎨=-⎪⎩ （3.3） 将式（3.1）、式（3.2）代入式（3.3）中得：24212122422412122432()()()cos 2223()()cos 222r t a a a r r ra a r r σσσσσϕσσσσσϕ⎧=-++--⎪⎪⎨⎪=+--⎪⎩ （3.4） 同时，测试点O 钻完孔后，P 点应变片测量的释放应变εr 为：1)r r t Eεσμσ=-（ （3.5）径向应变εr 与残余主应力σ1和σ2的关系为：24212122421132()(1)()cos 222r a a a E r E r r μεσσμσσϕ⎡⎤+=-⨯++--⨯-⎢⎥⎣⎦ （3.6）但因应变片长度l =r 2-r 1，所测应变εr 为l 内的平均值，即：21211r rmr r dr r r εε=-⎰ （3.7） 将式（3.6）代入式（3.7）中积分可得：1212()()cos2rm A B εσσσσϕ=++- （3.8）其中：2122222112222121212(1)()214a A E r r a r r r r a B Er r r r μμ+=-⨯⎡⎤+++=-⎢⎥⎣⎦（3.9） 式中，r 1=1.75mm ，r 2=3.25mm ，a =0.75，泊松比μ＝0.3，弹性模量E ＝212Gpa 。
焊接残余应力与变形PPT课件
加热线
加热位置
41
第41页/共51页
（2）加热温度
结构钢火焰矫正加热温度一般为650～700℃之间。 一般用眼睛观察加热部位的颜色来判断加热的大致温度 （可用试温笔）。
颜色
温度℃
深褐红色 550~580
褐红色 580~650
暗樱红色 650~730
深樱红色 730~770
颜色 樱红色 淡樱红色 亮樱红色 桔黄色
喷水法散热 散热垫法散热
水浸法散热
34
第34页/共51页
三.选择合理的焊接方法
选择合理的焊接方法，可有效的减少焊接变形。 等离子弧焊 、氩弧焊、 CO2保护焊、手工电弧
焊、气焊，在保证熔透和焊缝无缺陷的前提下，应 尽量采用小的焊接热输入。
35
第35页/共51页
四.焊接变形的矫正
利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑 性变形，使两者相互抵消。 焊接变形的矫正有：
第2页/共51页
(1)温度应力
温度应力：由于构件受热不均匀引起的内应力。 产生条件：受热不均匀 温度均匀结果：应力残留或消失(如 果温度应力不高，即低于材料的屈服
极限，T s ，即温度应力在弹性范
围内时，在框架中不产生塑性变形， 当框架的温度均匀化后，热应力随之 消失)。
第3页/共51页
(2)组织应力
β
第19页/共51页
1）堆焊时产生的角变形
平板堆焊高温区金属的热膨胀受到附近温度较低区 域金属的阻碍受挤压，（压缩塑性变形）。
焊接面压缩塑性变形>背面 角变形。
平板堆焊角变形的形成过程
第20页/共51页
(1) 角变形产生原因 焊接热量在厚度方向上的不均匀分布，同 时也取决于焊接的刚度。 焊接层数和焊接线能量与板厚的影响。
-焊接应力- ppt课件
图3-146 两种随焊锤击方式 a) 强化焊趾 b)强化焊缝
随焊锤击 法的作用效果
随焊锤击技术不仅可以减 小变形，降低剩余应力， 防止焊接热裂纹，而且可 以使焊缝的力学性能得到 改善。
随焊锤击方法的主要缺陷 是焊缝的外表质量不佳， 存在明显的锤痕。
图3-147 常规焊与随焊锤击处置后剩余应力的对比
5. 有较大的焊接剩余应力的构造，在长期运用中，由于剩余应 力松弛，衰减，会产生一定程度的变形。
6.6 减小焊接剩余应力的措施
1. 采用合理的焊接顺序和方向 2. 采用较小的焊接线能量。 3. 采用整体预热法 4. 锤击法
5. 减少氢的措施及消氢处置。
图3-130 采用焊接夹具防止波浪变形
图3-131 防止薄板波浪变形的辅助措施 a〕采用压铁b〕用角钢暂时添加近缝区刚性
〔2〕减小焊缝的热输入
图3-132 防止非对称截面挠曲变形的焊接
直接水冷〔图3-133a〕〕 采用铜冷却块〔图3-133b〕〕来限制焊接热场
限制和减少 焊接热场来 减小焊接变 形
• 焊接过程中所发生的应力和变形被称为暂态 或瞬态的应力变形，而在焊接终了和试件完 全冷却后残留的应力和变形，称之为剩余或 剩余的应力变形。
• 焊接剩余应力和剩余变形会在某种程度上影 响焊接构造的承载才干和服役寿命。
1.引起焊接应力与变形的机理及影响要素
图3-10 引起焊接应力与变形的主要要素及其内在联络
6.3焊接剩余应力 这一节讨论焊接剩余应力的分布、影响。
6.3.1 焊接剩余应力的分布
• 普通焊接构造制造所用资料的厚度相对于长和宽都很小 ，在板厚小于20mm的薄板和中厚板制造的焊接构造中 ，厚度方向上的焊接应力很小，剩余应力根本上是双轴 的，即为平面应力形状。只需在大型构造厚截面焊缝中 ，在厚度方向上才有较大的剩余应力。
焊接残余应力的测定
根据上式，只需在板上测量与点O为等距离的三点A、B、C ' ' ' 的径向应变 rA , rB , rC ，即可求的主应力1 , 2 跟主方向 。 于是问题归结为径向应变的测定。
3.2径向应变的电测法
通常可在钻孔周围的构件表面上粘贴电阻应变片,用电阻 应变仅来测定径向应变。将式（5）（6）带入（7）得：
2
]
当 45 时有： (2 0 ' 45' 45' ) 2 ( 45' 45' ) 2 1 E 45' 45' } [ ] 2 4 A B
45' 45' tan 2 2 0 ' 45' 45'
当 120 时有： (2 0 ' 120 ' 120 ' ) 2 ( 120 ' 120 ' )2 1 E 120 ' 120 ' 2 0 ' } [ ] 2 6 A B
120' 120 ' tan 2 3 2 0' 120 ' 120 '
采用钻孔法测试残余应力时,会不可避免地使孔洞周围金属 产生附加应变 m。这部分应变是由刀具切削挤压孔边所 ' 造成的。显然,钻孔后所释放的真实应变应为所测应变 i 与附加应变 m 之差,即 '
生的径向应变 ra , rb , rc 为：
' ' '
A B ra ( 1 2 ) ( 1 2 ) cos 2( ) E E A B ' rb ( 1 2 ) ( 1 2 ) cos 2 E E A B ' rc ( 1 2 ) ( 1 2 ) cos 2( ) E E
焊接残余应力的测定
（三）焊接变形的基本形式（四）应力测量原理焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等.其中以应力释放法应用较为普遍.而应力释放法又...：焊接残余应力的测定实验目的：1学习采用应力释放法测量焊接残余应力的原理，初步掌握测定接头中焊接残余应力的操作技能；2、加深对于焊接接头中焊接残余应力分布规律性的理解；3、了解焊接法对于残余应力的峰值及分布的影响。
实验原理:（一）钢板中间加热温度达塑性变形温度范围弹塑性炙形加热厘度虚室也隻形葩S!內菊遑旻拉应力中间凳压应力的妾际伸长（二）钢板中间加热温度在弹性变形温度范围弹更性麦形加榆谨度在更柱麦刑临禹内弹塑性支形加热爼皮扈更性支形范禹由暉性变形禅性吏形如热锻度盛弹桂龙形范囲内弾桂仲氐炽热显曼虚弹性复形葩S!内两直炎ik血力中同受圧应力驗娈际伸收（三）焊接变形的基本形式波浪变形弯曲变形波浪变形弯曲变形焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等。
其中以应力释放法应用较为普遍。
而应力释放法又可分为小孔法（盲孔法）、套孔法与梳状切条法，其中又以小孔法对于接头的破坏性最小。
本实验采用小孔法测定在钢板上敷焊后的焊接残余应力。
下图表示一块钻有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻出一个小孔(盲孔)以后，应力场原来的平衡状态将受到破坏，使小孔周围的应力分布发生改变，应力场产生新的平衡。
若测得钻孔前后小孔附近应变量的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔处的内应力。
为了测得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴上应变片，且诸应变片间保持一定角度。
分别测出钻孔前后各应变片的应变值。
便可按下式算出主应力的大小和方向。
其中:2或彳应2(1 +円亠斥+代尸二+尸2：苻 ~~r r- 2mm r 2= 4 mm R二1 ・ 5 mm分别为钉J拙方向应变量建值：H为梢松I；匕职0.25 ；E为材料鹅性模量取210 X 10 9 Pa实验器材:1交流电焊机：用于钢板的敷焊2 yj-22型静态电阻应变测量处理仪yj-22 型静态电阻应变测量处理仪是一种带有8 0 3 9单片微处理机的应变仪，配合yj-22 型转换箱可进行自动测量。
残余应力测定方法（精）
残余应力测定方法（精）第二章残余应力测定方法残余应力的测定方法大致可分为机械测量法和物理测量法两类。
物理测量法包括X射线法、磁性法、和超声波法等。
它们分别利用晶体的X射线衍射现象.材料在应力作用下的磁性变化和超声效应来求得残余应力的量值。
它们是无损的测量方法。
其中X射线法使用较多，比较成熟，被认为是物理测量法中较为精确的一种测量方法。
磁弹性法和超声波法均是新方法，尚不成熟，但普遍地认为是有发展前途的两种测试方法。
物理法的测试设备复杂.昂贵.精度不高。
特别是应用于现场实测时，都有一定的局限性和困难。
机械方法包括切割法、套环法和钻孔法（下面主要介绍）等，它是把被测点的应力给予释放，并采用电阻应变计测量技术测出释放应变而计算出原有残余应力。
残余应力的释放方法是通过机械切割分离或钻一盲孔等方法，因此它是一种破坏性或半破坏性的测量方法，但它具有简单、准确等特点。
从两类方法的测试功能来说，机械方法以测试宏观残余应力为目的，而物理方法则测试宏观应力与微观应力的综合值。
因此两种方法测试的结果一般来说是有区别的。
一、分离法测量残余应力切割法和套环法都是将被测点与其邻近部分分开以释放残余应力，因此统称分离法。
它是测量残余应力的一种最简单的方法，多用于测量表面残余应力或沿厚度方向应力变化较小的构件上的残余应力。
（一）、切割法：在欲测部位划线：划出20mm×20mm的方格将测点围在正中。
在方格内一定方向上贴应变计和应变花，再将应变计与应变仪相连，通电调平。
然后用铣床或手锯慢速切割方格线，使被测点与周围部分分离开。
切割后，再测应变计得到的释放应变。
它与构件原有应变量值相同、符号相反，因此计算应力时，应将所得值乘以负号。
释放后的残余应力计算方法如下：1、如果已知构件的残余应力为单向应力状态，只要在主应力方向贴一个应变片（如图3.1）即可。
分割后得释放应变ε，由虎克定律可知其残余应力为：σ=-Eε（1）2、如果构件上残余应力方向已知，则在测点处沿主应力方向粘贴两个应变片1和2（如图3.2所示）。
第10讲残余应力ppt
变形程度和残余应力能量的关系曲线 1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；2.第一种残余应力能量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线
泄峙蓬鬃歼椎咐素惮甸焊况惹瓦盆牌验怀疡水五脱续祈到先夺雷咬苇尘舱第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
第五章 塑性变形的不均匀性
主要内容 Main Content 变形不均匀的基本概念 变形不均匀的原因 减小变形不均匀的措施 残余应力
蔑柏肛褒抹基幌肋内寿半惟哭染壮矽诗越坤累季睛已步刮龄诡浙缠吩走准第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
5.4 残余应力
残余应力的概念 变形条件对残余应力的影响 残余应力引起的后果 减小残余应力影响的措施 残余应力的测定方法
变形与钻孔横断面积关系
买债唐杀匝踌兵滓粱丰靡殃厌吏畔碾震妄荧忻困介寝毡坎器羚御隘饥足缮第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
纵向应力 切向应力 径向应力 式中
F
阜斧恕炔炊啄谅睁缕挂陡叼库宣湾苇录室夯娩撩复杨貉桅垢会曼茨威篙聊第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
变形条件对残余应力的影响
残余应力与附加应力一样也同样受到变形条件的影响。其中主要是变形温度、变形速度、变形程度、接触摩擦、工具和变形物体形状等等。
锨娠展惯维彬殖位浩尾给芦侥蚕舱蒜廷翘券潞司深疙塔悍侮擦瑞找谜风谴第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
变形温度
在确定变形温度的影响时应注意到在变形过程中是否有相变存在。若在变形过程中出现双相系时，将会引起第二种附加应力的产生，从而使残余应力增大。 但在一般情况下，当变形温度升高时，附加应力以及所形成的残余应力减小。温度降低时，出现附加应力和从而出现残余应力的可能增大。因此，即使是对单相系金属也不允许将变形温度降低到某一定值以下。 在变形过程中温度的不均匀分布是产生极大附加应力的一个原因，自然也是产生极大残余应力的一个原因。如果变形过程在高于室温条件下完成时，具有某一数值的残余应力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
c os2
（3）
r
1 2
2Hale Waihona Puke 1 22c os2
由公式（1）、（2）、（3）可求出因钻孔而产生的附加应
变
' t
纵向残余应力的分布规律，可用下面公式表 示：
x(y) xmax1xy2e12yf 2
式中σxmax-最大拉伸残余应力； f－拉伸残余应力区最大宽度的一半。
影响纵向残余应力的大小及分布 因素有以下几个方面：
（1） （2） （3） （4） （5）
焊接规范和焊接尺寸 焊缝长度 钢板材质 钢的相变过程的影响 焊接顺序
有关。如图3所示
在一应般力的都焊将接有接头'y 中和，都'y'存来在决定'y 。和因此影'y' ，响所的以因最素终有的以横下向几残个余
方面
（1）、焊接方向和焊接顺序
（2）、焊缝长度 （3）、拘束度
（二）、焊接残余应力的测定方法及基本原理
焊接残余应力的测定方法按测试原理可分为应力释放法和物理的方法。 其中以应力释放法应用较为普遍。 1、应力释放法主要包括切条法、切槽法，小孔法，逐层铣削法等，这里 主要介绍切条法和小孔法。 l （1）、切条法 特点：费工时，加工麻烦，完全破坏焊件，是用于实验室进行研究工作。 要求：准备仔细，加工精细，测量准确。
焊接残余应力的测定优秀课件
一、实验目的;
（1）、学习采用应力释放法测量焊接残余应力 的原理和方法，初步掌握测试操作技能；
（2）、加深理解对接接头中焊接残余应力的分 布规律；
（3）、了解焊接方法对焊接残余应力分布的影 响；
（4）、焊接工艺对残余应力的影响； （5）、了解一些其他测定焊接残余应力的方法。
设原始残余应力为 1 、 2 ，距测点为r
处的切向、径向应力为
'' t
、
'' r
，钻孔时产生
的 应附力加为应 r' 力、为t' ， t 、其关r ，系钻为孔：后重新平衡时的
t'' t t'
、
'' r
r
' r
（1）
上述情况与无限大平板（作用力σ1， σ2）上钻一通孔（孔径为a）后周围的应 力变化情况是等值的，如图5所示。
2、横向残余应力
垂直焊缝中心线的残余应力称为横向残余应力，它的产生主要是 有两个方面造成的。
（1）、焊缝及其附近区的纵向收缩引起的横向残余应力，其分布 如图2所示的 分布主要受焊缝长度的影响
（2）、焊缝及其近区的横向收缩引起的横向应力 这 'y主要是由于焊缝横向收缩的不同时引起的与焊接的顺序和方向
根据弹性力学知：
t'' 21(1a r2 2)21(13 ra 44)•co 2s22(1a r2 2)22(13 ra 44)co 2s (1 22)1(a r2 2)(1 22)1(3 ra 44)co 2s
r'' 2 1(1a r2 2)2 1(13 ra 444 ra4)•co 2 s2 2(1a r2)2 2(13 ra 444 ra 22)co 2s (2)
厚度板接头中残余应力存在两个方向的应力，即沿 焊缝长度方向（x方向）的纵向应力和垂直于焊缝方向 （y方向）的横向残余应力。这两个方向的应力分布与施 焊方法、工艺参数、焊接方式等有关。
1、纵向焊接残余应力
焊缝及其附近区中的应力为拉伸应力，对于 低碳钢焊接结构，最大拉伸应力值一般可达到材 料的屈服极限，稍离开焊缝区，拉伸应力迅速下 降，继而出现残余压应力。如图1所示
用同样的方法，测出每一测量点的残余应力。
注意事项：
（1）测量结果受切条宽度影响很大，因此切条 时，要尽可能使每条宽度一致；
（2）贴应变片时，应尽可能是个片之间的距离 保持均等，这样有利于切条是保持宽度一样。
（3）切条时，切割速度不宜过快。 （4）实验钢板厚度不宜太厚
（2）、小孔法
l 特点：
（1）可以进行现场操作，测量速度快； （2) 对焊件破坏性小，可以不经塞焊件仍可使用。 （3） 结果较准确
一、实验装置及实验材料
（1）、熔化极氩弧焊 （2）、直流（或交流）电焊机 （3）、静态电阻应变仪 （4）、预调平衡箱 （5）、万用表 （6）、钳式电流表 （7）、交流电压表 （8）、16Mn钢，Q235钢，450×75×8mm （9）、电焊条J507,J422,φ3.2;φ4.0 若干根 （10）、焊丝H08A，φ1.6mm （11）、应变片30片 （12）、0号铁砂布、丙酮或四氯化碳、502号胶、绝缘胶
12(1a2)(12)1(4a23a4)
2 r2
2
r2 r4
r r 2 2 ( 1 2 r a 2 2 3 r a 4 4 )s2 i n1 22 ( 1 2 r a 2 2 3 r a 4 4 )• c2 os
钻孔前的切向应力及径向应力 t 、 r 的表达式为：
t
1 2
2
1 2
布、石蜡、导线、焊锡工具、钎料、钎剂、锯条及锯弓 等。
一、实验原理
对接接头中焊接残余应力产生及分布情况
在电弧焊接过程中，接头金属及其附近母材金属在 受到电弧加热后伸长，但这一伸长被周围冷金属拘束而 受到压缩。在压缩量大于母材金属的屈服变形量时，产 生相应量的塑性变形。与此同时，受热区域的力学熔点 下降，进而产生更大的塑性变形量。在焊后冷却过程中， 这些塑性变形被保留下来，使加热压缩区域产生拉伸应 力，更远的地区产生压应力。
原理：如图4所示，将需测定内应力的焊件划分几个区域（如：横 向应力区、纵向应力区）在各区的待测点上贴上应变片或加工好标距 孔，然后测定他们的原始数据读数。在靠近测量点处将焊件沿垂直于 焊缝方向切断，并在各测量点间切出几个梳妆的切口，是内应力得以
释放。对于某一梳条，用电阻应变仪量的释放前后的应变量差值， 12 则相应焊缝残余应力为： E E 1 2
小孔法是在弹性力学理论的基础建立起来，图5表示一块钻 有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻出一个小孔（盲孔）以后， 应力场原来的平衡状态将受到破坏，使小孔周围的应力分布发 生变化，应力场产生新的平衡。若测定钻孔前后小孔附近应变 量的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔出的内应力。
为了测的这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴 上应变片，且诸应变片间保持一定角度（图5所示），分别测 出钻孔前后各应变片的应变值。便可按下式计算出主应力的大 小和方向。