武汉理工大学2011级《焊接结构课》复习题

第一章序论

1. 什么是焊接结构？它有何优缺点？

答：全焊结构，铆焊接构，栓焊结构 3种结构的总称就叫焊接结构。

焊接结构的优点：1、连接效率高2、水密性和气密性好3、重量轻4、成本低、制造周 期短5、厚度不受限制

缺点：1•应力集中变化范围大2•有较大的应力和变形3•有较大的性能不均匀性，且对 材料敏感4.焊接接头的整体性导致止裂困难

5•焊接接头缺陷难以避免，具有隐蔽性。

第二章焊接应力与变形

1. 何谓内应力？内应力有何性质及推论？ 答：在没有外载荷作用时，平衡于物体内部的应力叫内应力。 性质：自身平衡，不稳定性

推论：内应力的波形图至少应该是三波形的， 因为单波形，两波形都不能满足合 力为零，合力矩为零。

2. 内应力的分类？热应力和组织应力概念。

答：按内应力产生的原因来分：有热应力和组织应力。焊接应力的平衡范围较大，属 于宏观内应力。

热应力：也叫温度应力，是由于构件受热不均匀而引起的应力。

组织应力：金属冷却时，在刚性恢复温度之下产生相变导致体积变化而引起的应力叫

组织应力。（对于低碳钢，刚性恢复温度是 600度，而它的奥氏体转变温度是600~700 度之间，600度以下没有相变发生，所以低碳钢不存在组织应力）

按内应力平衡的范围分第一，二，三类内应力。

按内应力产生的时间来分：有瞬时应力和残余应力

3. 何谓自由变形、外观变形、内部变形？搞懂他们的相互关系。 板均匀加热的模型理解焊接应力与变形产生的原因？

答：1•自由应变£ T :当某一金属物体的温度有了改变，或发生了相

变，它的尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的 任何

阻碍而自由地进行，这种变形称之为自由变形。如果增加一个 一个约束

条件，自由应变£ T 就不能完全表现出来，表现出来的部分为 外观应变£ e , 而未表现出来的部分就叫 内部应变£。（弹性内部应变Z S 和塑性内部应变£ P ）在温度

恢复到T 0之后，塑性内部应变将保留下来，这样原杆件将缩短

三等分板条的力学模型：如果中间部分的温度上升小，出现的不可见变形处于弹性范 围内，当温度恢复到原始状态，则刚才出现的应力和变形都会消失 ，不会有残余应力和 变形出现.如果中间部分的温度上升大，温度恢复后，中间部分受拉应力而两侧部分则 受压应力。

4. 研究焊接应力与变形的基本假设。

答：1.热物理性能的简化：设材料的热物理参数不随温度变化 2.在 500C 度以下屈 服极限Z s 为常量，500〜600C 之间，线性下降到0 •大于600C 度认为材料丧失弹性。 3•平截面假设：构件的某截面在加热前是平面，那么加热变形后仍然保持平面。

5. 焊缝的纵向收缩和横向收缩是以焊缝为参照系的 ，而与焊件的纵横无关。

6. 各种焊接变形（收缩变形，弯曲变形，角变形、波浪变形、焊接错边、扭曲变形） 武汉理工大学材料学院 2011级任波制作

焊接结构课复习题（）

利用三等份板条中间

的产生原因，影响因素和控制措施。

答：①纵向收缩变形：不均匀加热-压缩塑性变形-相当于力P-缩短-力P偏离构件中心T弯曲影响纵向变形的因素（6点）：多层焊的焊接纵向变形比单层焊小，间断焊的纵向收缩变形比连续焊小（与线能量有关）；构件中心与焊缝中心距离大的，弯曲变形也大，因为距离大，促使焊件变形的力的力矩也越大。

②横向收缩变形：1 •堆焊原因：加热不同时 -前后各点温度不同 -膨胀受阻-压缩塑变-横向收缩

影响因素：线能量q,板厚3:板厚增加，使得板的刚度增加抵抗变形的能力增加。横向变形沿焊缝长度上的分布是不均匀的，沿着焊接方向从小到大逐渐增长，到一定长度后趋于稳定，因为先焊的焊缝的横向收缩对后焊的焊缝产生一个挤压作用，使后者产生一个更大的横向压缩变形。

2•对接接头：一方面：有间隙时：热膨胀f -间隙J -横向收缩f 无间隙时：热膨胀f -挤压使厚度f （冷却后向外侧膨胀的部分恢复，厚度方向的变形不可恢复）-横向收缩f

另一方面：焊缝的纵向收缩影响横向变形，纵向变形-间隙f-横向收缩J

影响因素：坡口角度f、间隙f -横向收缩f ，焊缝金属量f —-横向收缩f, 线能量f 横向收缩f ③角变形原因：横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布，正面的横向收缩大，背面的横向收缩小。

影响因素：堆焊角变形随线能量q n变化的关系是随线能量q n的上升，角变形由小到大，达到峰值后又下降。角变形随板厚5的变化也如此。对接接头影响角变形的主要因素是坡口角度、焊接层数以及焊缝截面形状。

坡口角度a f上下收缩差f角变形f,对于同样的坡口形式多层焊比单层焊角变形大，焊接层数越多，角变形越大。用对称坡口如：X型坡口、双U型坡口取代

型坡口有利于减少角变。

④波浪变形：板架结构焊后是否失稳的判据为：（焊接残余压应力）Z w> Z cr （薄板的抗失稳临界压应力）

降低焊接残余压应力Z w的方法：采用小的焊接线能量，采用间断焊，采用能量密度高的焊接方法。增大薄板的抗失稳临界压应力Z cr的方法：增加板厚，增加骨架，减小骨架间距，但这些效果都不好，所以对薄板框架结构很难做到焊后不失稳，应当寻找一种新型来取代薄板框架结构，这就是新型的压筋结构。

⑤焊接错边：分为厚度上的错边和纵向错边

原因：装配不善，对接边的热不平衡，刚度不等。焊接错边在长焊缝上有逐步积累作用，所以一般不宜用直通焊焊长焊缝，可采用跳焊、分段退焊；对于环形焊缝应当对称施焊，跳焊,而不是顺着一个方向焊，以防错边积累。

⑥螺旋形变形（扭曲变形）原因：角变形沿焊缝长度方向分布不均匀以及工件的纵向错边。措施：改变焊接顺序和方向。将俩条相邻的焊缝同时同方向焊接。

7.预防焊接变形的设计措施，工艺措施各有那些？答：设计措施：（1）合理地选择焊缝尺寸和形式：在保证结构的承载能力的条件下，设计时应尽量采用小的焊缝尺寸（2）尽可能减少不必要的焊缝（3）合理地安排焊

缝的位置：焊缝应尽可能安排在接近结构中和轴的地方，并尽可能对称于截面中和轴。