残余应力分析及其对起重机械的影响
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久 变形 。
下 才能 表 现 ，要 保 证 焊 接 材 料 不 产 生 低 应 力 脆 性 断 裂 ，可从 合 理 选 材 ，改 进 焊 接 工 艺 ，加 强 质 量 检查 ，避 免 严 重 缺 陷来 解 决 ，消 除 应 力 仅 是 其 中
的一种方 法 。
在起 重机 的 制 造 和 检 验 中 ，需 要 理 性 地 分 析
缝质量高 、无缺 陷，则 焊接残余应力对疲 劳强度 无 明显 影 响 ；焊 缝 存 在 缺 陷 ，则 初 始 裂 纹 会 在 焊 接残余应力分布最大处 ，使梁 的寿命降低。因此 ，
重 要焊缝 既 要 有 外 观 严 格 检 验 ，还 要 进 行 射 线 或
超声 波 的无损 检测 。
２ 焊接残余应 力对 焊接结构的影响
一
研究 ［ ］ Ｄ ．第二炮兵工程学 院，２ １． ０１
［ ］谢建 ，邓飙 ，张 安 ，等 ．导弹 发射 技 术 ［ Biblioteka Baidu西 安 ： ２ Ｍ］
西 北 工 业 大 学 出版 社 ，２０ ． ０６
［ ］姚 晓光 ，郭 晓松 ，冯永保 ，等 ．导弹起竖过 程 中的载 ３
荷研究 ［ ］ Ｊ ．兵工学报 ，２ ０ （ ） １ ７ ２ ０８ ６ ：７ ８— ２ ． ［ ］张胜 三 ．发射车支腿反力及稳定性计算 ［ ］ ４ Ｊ ．导弹与航
《 起重运输机械》 ２ １ （２ ０１ １ ）
５ 一 ２
应力 。
叠 加 ，多 年 后 起 重 机 主 梁 会 产 生 下 挠 ，这 是 起 重 机 主梁 产生 下挠 的主 要原 因之一 。 在 主梁 疲劳 破 环 试 验 时发 现 ，初 始 裂 纹 均 发
焊接结构制 造过程 中产 生的残余应 力可分 为 紧固的部件焊接 时产生的焊接残余应 力和 由外部
址 ：陕西西安第二炮兵工程学院 ２２分 队 ０ 编 ：７０ ２ １０ ５
基 于 无 依 托 发 射 场 坪 工 程 性 质 的不 确 定 性 ， 在 导弹发 射 前 需 要 对 预 选 场 坪 的强 度 做 出快 速评 估 ，为合 理 选 取 发 射 点 位 提供 决 策 依 据 ，确 保 导
随着 起 重 机 监 检 工 作 的 深 入 开 展 ，为 了适 应 监检 工作 ，更 好 地 为 企 业 服 务 ，检 验 人 员 应 该 深 入理解 起 重 机 的 制 造 过 程 ，提 高检 验 质 量 。其 中
体 中的应力 ，金属结构 中残余应力可 由各个 生产 阶段 中 的各 种 原 因产 生 。 如 板 材 、棒 材 以及 型 材 在轧制 、锻造和焊接等过程 中均能产生残余应力。 金属结构在加工成形过程 中 ，如剪切 、弯 曲及组 装焊 接时 产 生 残 余 应 力 。金 属结 构 由焊 接 冷 却 后
和看待钢 结构的焊接残余应力 ，才能正确地 消除
隐 患 ，规 避风 险 ，保证 安全 生产 。
作 地
邮
者 ：顾梅英 址 ：南京市 中山北路 ２ ６号天 和大厦 １
编 ：２ ００ １０ ３
如 果起 重 机 没 有 设 置 超 载 限制 器 ，易 出现 超
载荷 （ ．５Ｇ １２ ）使用 ，每次超载都会 出现永久变 形 ，即上拱度减小 ，多 次使用 ，主梁永久 变形要
约束 引起 的 反 作 用 应 力 。焊 接 结 构 应 力 场 ，焊 接
生在梁焊接残余应力最大处。说 明焊接 结构承受
残余应力 的分布 ，焊接处为最 大拉应力 ，其最大
值 已达到 材 料 屈 服 强 度 ，远 离 焊 缝 处 应 力 逐 渐 减
小 并有 压 应力 分布 。
疲劳载荷破坏是在焊接残余应力最大处。如果 焊
了解残余应力产生 的原 因等对起重机 的安全 与检 验具 有重 要 意义 。
１ 焊接残余应力产生 的原 因
残余应力是在去除所有外载荷后仍存 在于物
一
产生的残余应力 为焊接残余应力 ；金属材料在不 均匀 加热 时 也 会 产 生 热 应 力 ；当存 在 不 均 匀 分 布
的非弹性应变 （ 如塑性变形 ）时，也将产 生残余
脆性断裂 以及应 力腐蚀开裂 ，焊接残余应力 对焊
接 结 构 性 能 才 有 重 大 影 响 ，随 着 加 载 应 力 增 大 ， 残余 应 力 的影 响 减 小 。 当施 加 的 应 力 超 过 屈 服 强 度 时 ，残余 应 力 对 焊 接 结 构 性 能 的 影 响 可 以 忽 略
不计。重复加载后残余应 力 的影 响趋 于减小 。起
焊 接 残余 应 力 对 焊 接 结 构 使 用 承 载 和 制 造 影
响都很大 。由于残余应 力 的特殊 物理特性 ，残余
应 力 的影 响 只 有 对 于 低 应 力 下 出 现 的 现 象 ，例 如
３ 消除焊接残余应力的方法
１ ）焊 接过 程 中调节 内应力 的措施 尽量 让焊缝 能 自由 收 缩 ，先 焊 收 缩 量 较 大 的 焊缝 ，例 如 主 梁 拼 板 时 ，先 焊 错 开 的短 焊 缝 ，在 焊直 通长 焊 缝 。每焊 １道 焊 缝 ，即锤 击 焊 缝 区使 焊缝 得 到 延 展 ，从 而 降 低 内应 力 。锤 击 应 均 匀 、 适度 ，避 免锤 击 过 分 产 生 裂 纹 。应 注 意第 １层 焊 缝 （ 冷作会 损坏 焊缝 金属 ） 和最 后 １ 不能锤 击 。 层 ２ ）焊 后消 除焊接 残余应 力 对 于 小 部 件 ，可 以 采 用 整 体 退 火 ，选 择 既 能 提高 钢 的性 能 又 能 消 除应 力 的热 处 理 温 度 。对 于 简单 的焊 接 接 头 ，可 以 采 用 局 部 加 热 退 火 ，可 以 改善接 头 的力 学 性 能 ，降 低 应 力 峰 值 。 也 有使 用 振 动 消除 ，即通 过 １个 振 荡 发 生 器 或 旋 转 波 发 生
射过 程 中发 射 场 坪 所 承受 的载 荷 ，在 考 虑 风 载 荷
影响的前提下 ，计算出导弹起 竖和弹射过程 中的 前 、后支 腿 以及 发 射 筒 支 腿 的对 地 压 力 ，通 过 对
比分析 ，找 出对 地 最 大 压 力 时 的 工 况 ，为 建 立 发 射场 坪 的 强度 评 估 模 型 提供 了载 荷 判 据 。 同时 利 用 压力 检测 装 置 采 集 了导 弹起 竖 时 的支 腿 对 地 压 力 ，得 到支 腿 压 力 随起 竖 角度 的 变 化 曲线 。通 过 对 比数 据 采 集 结 果 和 计 算 数 值 ，验 证 了计 算 结 果
天运 载技 术 ，１９ （ ） ８— １ ９ ４ ３ ：１ ２ ．
致 ，表 明上述 计算 结果 可信 。
［ ］姚 晓光 ，郭 晓松 ，冯永保 ，等 ．导弹起竖 系统 的仿 真 ５
研究［ ］ 兵 工学报 ，２０ （ ） ３— ７ Ｊ． ０ ７ １ ：２ ２ ．
４ 结 论
作 者 ：程洪杰
《 起重运输机械》 ２ １ （２ ０１ １）
收稿 日期 ：２ １ —０ ０ １ ８—１ ０
５３ —
—
重设 备 安 装 监 检 （ 检 ） 必 须 要 做 １２ 首 ．５倍 静 载 ， 最 多需 做 ３次 ，很 重 要 的原 因是 要 消 除 钢 结 构 在 焊 接过 程 中产 生 的残余应 力 。 在 钢结 构脆 性 断裂 试 验 所 得 到 的数 据 中发 现 ， 引起 实 际 断 裂 的应 力 远 低 于 材 料 的屈 服 应 力 。通 过 断裂 力 学 研 究 可 知 ， 当材 料 中 出现 失 稳 断 裂 或
体失 稳 断裂 。
器连接 在消 除应力 的部 件上 ，引起共 振。但是 ，
它 不能 改 变 受 到 振 动 的 焊 缝 或 热 影 响 区 的 组 织 ， 不 能取代 用 于消 除应力 的热 处理 。
由于焊 接 内应 力 的 不 利 影 响 只 有 在 一 定 条 件
焊 接构 件结 果 １次 加 载 和 卸 载 后 ，如 再 加 载 ， 只要 其 大小不 超 过前 １次 ，内应 力 就 不 再 起 作 用 ， 外载 也 不 影 响 内应 力 的 分 布 ，此 适 用 于 静 载 。 当 起重 机 主梁 做 １２ ｎ时 ，主梁承 载不 超过 材料 的 ．５Ｇ 屈服 强 度 ，但 由 于有 焊 缝 存 在 ，既 有 纵 向 焊 缝 引 起 的 内应 力 ，也 有 横 向 焊 缝 引 起 的 内应 力 ，通 常 第 １次加 载后 会 出 现 有 限变 形 ，即 主 梁 原 有 上 拱 度 会 减小 １— ２ｍｍ，但经 过 ３次就 基本 不会 产生永
弹发射 的 安 全 可 靠 。本 文 分 析 了在 导 弹起 竖 和 弹
地 邮
收稿 日期 ：２ １ — ７— ４ ０ １ ０ ０
残 余 应 力分 析 及 其 对 起重 机 械 的影 响
陈 华 顾梅 英
２００ １０ ３ 江 苏省 特种 设备 监督检 验研 究院 南京
文章编号 ：１０ ０ ８ （ ０ １ ２— ０２— ２ ０ １— ７５ ２ １ ）１ ０ ５ ０
的合理 性 。
图 ９ 支 腿 对 地 载 荷 检 测 系 统 接 线 图 参 考 文 献
［ ］ 占金春 ．非预设发射阵地承载力建模 分析与检测 技术 １
将 压力 传 感 器 置 于 预测 支 腿 的正 下 方 ，其 输 出信号 经 变送 器 转 换 成 标 准 信 号传 递 给 数 据 采 集 装 置 ，由数据 监 控 处 理 软 件 对 数 据 进 行 记 录 、存 储 和处 理 ，实现 曲线 的 实 时 输 出。 以 导 弹起 竖 过 程 中的压 力 数 据 采 集 为 例 ，记 录后 支腿 支 撑 盘 对 地作用 载 荷 与 起 竖 角 度 之 间 的对 应 关 系 曲线 。数 值分 析计 算 结 果 与 实 测 数 据 非 常接 近 ，变 化 趋 势
者很小裂纹 时，如果没有残余 应力存在 ，这样 的
裂 纹稳 定 ，不 具 有 扩 展 性 。而 如 果 裂 纹 区域 存 在
残余应力 ，裂纹会失稳扩展 ，一直到残余 应力 以
外 ，裂 纹 的走 向 取 决 于 材 料 应 力 状 态 。但 如 果 裂 纹 尺寸 足 够 大 ，在 有 外 载 情 况 下 ，很 容 易 产 生 整
下 才能 表 现 ，要 保 证 焊 接 材 料 不 产 生 低 应 力 脆 性 断 裂 ，可从 合 理 选 材 ，改 进 焊 接 工 艺 ，加 强 质 量 检查 ，避 免 严 重 缺 陷来 解 决 ，消 除 应 力 仅 是 其 中
的一种方 法 。
在起 重机 的 制 造 和 检 验 中 ，需 要 理 性 地 分 析
缝质量高 、无缺 陷，则 焊接残余应力对疲 劳强度 无 明显 影 响 ；焊 缝 存 在 缺 陷 ，则 初 始 裂 纹 会 在 焊 接残余应力分布最大处 ，使梁 的寿命降低。因此 ，
重 要焊缝 既 要 有 外 观 严 格 检 验 ，还 要 进 行 射 线 或
超声 波 的无损 检测 。
２ 焊接残余应 力对 焊接结构的影响
一
研究 ［ ］ Ｄ ．第二炮兵工程学 院，２ １． ０１
［ ］谢建 ，邓飙 ，张 安 ，等 ．导弹 发射 技 术 ［ Biblioteka Baidu西 安 ： ２ Ｍ］
西 北 工 业 大 学 出版 社 ，２０ ． ０６
［ ］姚 晓光 ，郭 晓松 ，冯永保 ，等 ．导弹起竖过 程 中的载 ３
荷研究 ［ ］ Ｊ ．兵工学报 ，２ ０ （ ） １ ７ ２ ０８ ６ ：７ ８— ２ ． ［ ］张胜 三 ．发射车支腿反力及稳定性计算 ［ ］ ４ Ｊ ．导弹与航
《 起重运输机械》 ２ １ （２ ０１ １ ）
５ 一 ２
应力 。
叠 加 ，多 年 后 起 重 机 主 梁 会 产 生 下 挠 ，这 是 起 重 机 主梁 产生 下挠 的主 要原 因之一 。 在 主梁 疲劳 破 环 试 验 时发 现 ，初 始 裂 纹 均 发
焊接结构制 造过程 中产 生的残余应 力可分 为 紧固的部件焊接 时产生的焊接残余应 力和 由外部
址 ：陕西西安第二炮兵工程学院 ２２分 队 ０ 编 ：７０ ２ １０ ５
基 于 无 依 托 发 射 场 坪 工 程 性 质 的不 确 定 性 ， 在 导弹发 射 前 需 要 对 预 选 场 坪 的强 度 做 出快 速评 估 ，为合 理 选 取 发 射 点 位 提供 决 策 依 据 ，确 保 导
随着 起 重 机 监 检 工 作 的 深 入 开 展 ，为 了适 应 监检 工作 ，更 好 地 为 企 业 服 务 ，检 验 人 员 应 该 深 入理解 起 重 机 的 制 造 过 程 ，提 高检 验 质 量 。其 中
体 中的应力 ，金属结构 中残余应力可 由各个 生产 阶段 中 的各 种 原 因产 生 。 如 板 材 、棒 材 以及 型 材 在轧制 、锻造和焊接等过程 中均能产生残余应力。 金属结构在加工成形过程 中 ，如剪切 、弯 曲及组 装焊 接时 产 生 残 余 应 力 。金 属结 构 由焊 接 冷 却 后
和看待钢 结构的焊接残余应力 ，才能正确地 消除
隐 患 ，规 避风 险 ，保证 安全 生产 。
作 地
邮
者 ：顾梅英 址 ：南京市 中山北路 ２ ６号天 和大厦 １
编 ：２ ００ １０ ３
如 果起 重 机 没 有 设 置 超 载 限制 器 ，易 出现 超
载荷 （ ．５Ｇ １２ ）使用 ，每次超载都会 出现永久变 形 ，即上拱度减小 ，多 次使用 ，主梁永久 变形要
约束 引起 的 反 作 用 应 力 。焊 接 结 构 应 力 场 ，焊 接
生在梁焊接残余应力最大处。说 明焊接 结构承受
残余应力 的分布 ，焊接处为最 大拉应力 ，其最大
值 已达到 材 料 屈 服 强 度 ，远 离 焊 缝 处 应 力 逐 渐 减
小 并有 压 应力 分布 。
疲劳载荷破坏是在焊接残余应力最大处。如果 焊
了解残余应力产生 的原 因等对起重机 的安全 与检 验具 有重 要 意义 。
１ 焊接残余应力产生 的原 因
残余应力是在去除所有外载荷后仍存 在于物
一
产生的残余应力 为焊接残余应力 ；金属材料在不 均匀 加热 时 也 会 产 生 热 应 力 ；当存 在 不 均 匀 分 布
的非弹性应变 （ 如塑性变形 ）时，也将产 生残余
脆性断裂 以及应 力腐蚀开裂 ，焊接残余应力 对焊
接 结 构 性 能 才 有 重 大 影 响 ，随 着 加 载 应 力 增 大 ， 残余 应 力 的影 响 减 小 。 当施 加 的 应 力 超 过 屈 服 强 度 时 ，残余 应 力 对 焊 接 结 构 性 能 的 影 响 可 以 忽 略
不计。重复加载后残余应 力 的影 响趋 于减小 。起
焊 接 残余 应 力 对 焊 接 结 构 使 用 承 载 和 制 造 影
响都很大 。由于残余应 力 的特殊 物理特性 ，残余
应 力 的影 响 只 有 对 于 低 应 力 下 出 现 的 现 象 ，例 如
３ 消除焊接残余应力的方法
１ ）焊 接过 程 中调节 内应力 的措施 尽量 让焊缝 能 自由 收 缩 ，先 焊 收 缩 量 较 大 的 焊缝 ，例 如 主 梁 拼 板 时 ，先 焊 错 开 的短 焊 缝 ，在 焊直 通长 焊 缝 。每焊 １道 焊 缝 ，即锤 击 焊 缝 区使 焊缝 得 到 延 展 ，从 而 降 低 内应 力 。锤 击 应 均 匀 、 适度 ，避 免锤 击 过 分 产 生 裂 纹 。应 注 意第 １层 焊 缝 （ 冷作会 损坏 焊缝 金属 ） 和最 后 １ 不能锤 击 。 层 ２ ）焊 后消 除焊接 残余应 力 对 于 小 部 件 ，可 以 采 用 整 体 退 火 ，选 择 既 能 提高 钢 的性 能 又 能 消 除应 力 的热 处 理 温 度 。对 于 简单 的焊 接 接 头 ，可 以 采 用 局 部 加 热 退 火 ，可 以 改善接 头 的力 学 性 能 ，降 低 应 力 峰 值 。 也 有使 用 振 动 消除 ，即通 过 １个 振 荡 发 生 器 或 旋 转 波 发 生
射过 程 中发 射 场 坪 所 承受 的载 荷 ，在 考 虑 风 载 荷
影响的前提下 ，计算出导弹起 竖和弹射过程 中的 前 、后支 腿 以及 发 射 筒 支 腿 的对 地 压 力 ，通 过 对
比分析 ，找 出对 地 最 大 压 力 时 的 工 况 ，为 建 立 发 射场 坪 的 强度 评 估 模 型 提供 了载 荷 判 据 。 同时 利 用 压力 检测 装 置 采 集 了导 弹起 竖 时 的支 腿 对 地 压 力 ，得 到支 腿 压 力 随起 竖 角度 的 变 化 曲线 。通 过 对 比数 据 采 集 结 果 和 计 算 数 值 ，验 证 了计 算 结 果
天运 载技 术 ，１９ （ ） ８— １ ９ ４ ３ ：１ ２ ．
致 ，表 明上述 计算 结果 可信 。
［ ］姚 晓光 ，郭 晓松 ，冯永保 ，等 ．导弹起竖 系统 的仿 真 ５
研究［ ］ 兵 工学报 ，２０ （ ） ３— ７ Ｊ． ０ ７ １ ：２ ２ ．
４ 结 论
作 者 ：程洪杰
《 起重运输机械》 ２ １ （２ ０１ １）
收稿 日期 ：２ １ —０ ０ １ ８—１ ０
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重设 备 安 装 监 检 （ 检 ） 必 须 要 做 １２ 首 ．５倍 静 载 ， 最 多需 做 ３次 ，很 重 要 的原 因是 要 消 除 钢 结 构 在 焊 接过 程 中产 生 的残余应 力 。 在 钢结 构脆 性 断裂 试 验 所 得 到 的数 据 中发 现 ， 引起 实 际 断 裂 的应 力 远 低 于 材 料 的屈 服 应 力 。通 过 断裂 力 学 研 究 可 知 ， 当材 料 中 出现 失 稳 断 裂 或
体失 稳 断裂 。
器连接 在消 除应力 的部 件上 ，引起共 振。但是 ，
它 不能 改 变 受 到 振 动 的 焊 缝 或 热 影 响 区 的 组 织 ， 不 能取代 用 于消 除应力 的热 处理 。
由于焊 接 内应 力 的 不 利 影 响 只 有 在 一 定 条 件
焊 接构 件结 果 １次 加 载 和 卸 载 后 ，如 再 加 载 ， 只要 其 大小不 超 过前 １次 ，内应 力 就 不 再 起 作 用 ， 外载 也 不 影 响 内应 力 的 分 布 ，此 适 用 于 静 载 。 当 起重 机 主梁 做 １２ ｎ时 ，主梁承 载不 超过 材料 的 ．５Ｇ 屈服 强 度 ，但 由 于有 焊 缝 存 在 ，既 有 纵 向 焊 缝 引 起 的 内应 力 ，也 有 横 向 焊 缝 引 起 的 内应 力 ，通 常 第 １次加 载后 会 出 现 有 限变 形 ，即 主 梁 原 有 上 拱 度 会 减小 １— ２ｍｍ，但经 过 ３次就 基本 不会 产生永
弹发射 的 安 全 可 靠 。本 文 分 析 了在 导 弹起 竖 和 弹
地 邮
收稿 日期 ：２ １ — ７— ４ ０ １ ０ ０
残 余 应 力分 析 及 其 对 起重 机 械 的影 响
陈 华 顾梅 英
２００ １０ ３ 江 苏省 特种 设备 监督检 验研 究院 南京
文章编号 ：１０ ０ ８ （ ０ １ ２— ０２— ２ ０ １— ７５ ２ １ ）１ ０ ５ ０
的合理 性 。
图 ９ 支 腿 对 地 载 荷 检 测 系 统 接 线 图 参 考 文 献
［ ］ 占金春 ．非预设发射阵地承载力建模 分析与检测 技术 １
将 压力 传 感 器 置 于 预测 支 腿 的正 下 方 ，其 输 出信号 经 变送 器 转 换 成 标 准 信 号传 递 给 数 据 采 集 装 置 ，由数据 监 控 处 理 软 件 对 数 据 进 行 记 录 、存 储 和处 理 ，实现 曲线 的 实 时 输 出。 以 导 弹起 竖 过 程 中的压 力 数 据 采 集 为 例 ，记 录后 支腿 支 撑 盘 对 地作用 载 荷 与 起 竖 角 度 之 间 的对 应 关 系 曲线 。数 值分 析计 算 结 果 与 实 测 数 据 非 常接 近 ，变 化 趋 势
者很小裂纹 时，如果没有残余 应力存在 ，这样 的
裂 纹稳 定 ，不 具 有 扩 展 性 。而 如 果 裂 纹 区域 存 在
残余应力 ，裂纹会失稳扩展 ，一直到残余 应力 以
外 ，裂 纹 的走 向 取 决 于 材 料 应 力 状 态 。但 如 果 裂 纹 尺寸 足 够 大 ，在 有 外 载 情 况 下 ，很 容 易 产 生 整