焊接结构学复习
焊接结构学知识重点
《焊接结构学》重点归纳第一章 绪论1、焊接结构的优点：（1）焊接接头系数大；（2）水密性和气密性好；（3）重量轻，省材料；（4）厚度基本不受限制；（5）结构设计简单；（6）生产周期短，成本低。
2、焊接结构的特点：（1）焊接结构的应力集中范围比铆接结构大；（2）焊接结构是非均匀体，焊接接头具有较大的性能不均匀性；（3）焊接结构具有较大的焊接应力和变形；（4）焊接结构的整体性强，止裂性差；（5）焊接结构对材料敏感；（6）焊接接头对温度敏感。
第三章 焊接应力和变形1、内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。
2、内应力分类：按照分布范围可分为宏观内应力、微观内应力和超微观内应力。
按产生机理可分为温度应力（热应力）、残余应力、相变应力和安装应力。
热应力是由于构件受热不均匀产生的。
3、基本概念（1）焊接瞬时应力：随焊接热循环过程而变化的应力。
（2）焊接残余应力：焊后在室温条件下，残余在构件中的内应力。
（3）焊接瞬时变形：随焊接热循环过程而变化的变形。
（4）焊接残余变形：焊后在室温条件下，残留在工件上的变形。
4、内部变形率：T εεε-e =若|ε|<εs ，则为弹性变形，恢复到原始T 0时，长度不变。
若|ε|>εs ，则为弹性变形、塑性变形，若ε<0，则为压缩变形；若ε>0，则为拉伸变形，恢复到原始T 0时，长度比初始长度减小△L p 。
5、影响焊接应力与变形的主要因素（1）焊缝及其附近不均匀加热的范围和程度，也就是产生热变形的范围和程度。
影响因素包括焊缝的尺寸、数量、位置、母材的热物理性能（导热系数、比热及热膨胀系数）和力学性能（弹性模量、屈服极限）、焊接工艺方法（气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电子束焊等等）、焊接规范参数（电流、电压、速度、预热温度、焊后缓冷及焊后热处理等）、施焊方法（直通焊、跳焊、分段退焊等）。
（2）焊件本身的刚度和受到周界的拘束程度，也就是阻止焊缝及其附近产生热变形的程度。
焊接结构试题及参考答案
1.判断题（是画√，非画×，）1.焊接过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生组织和力学性能变化的区域称为焊接热影响区。
（√）2.熔合区是焊接接头中综合性能最好的区域。
（×）3.结构刚度增大时，焊接残余应力也随之增大。
（√）4.为了减小焊接变形，焊接平面交叉焊缝时，应当先焊横向焊缝，后焊纵向焊缝。
（√）5.承受动载的重要结构，可用增大焊缝余高来提高其疲劳强度。
（×）6.由于搭接接头不是焊接结构的理想接头，故很少采用。
（√）7．锰既是较好的脱氧剂，又是常用的脱硫剂，与硫化合成硫化锰，形成熔渣浮于熔池表面，以减少焊缝的热裂倾向。
（√）8．焊接过程中，硫易引起焊缝金属热裂，故一般规定：焊丝中的含硫量不大于0.040%，优质焊丝中不大于0.030%。
（√）9．若低碳钢含硫量过高，为防止焊接接头出现裂纹，焊前需进行预热，一般预热温度为100~150℃。
（√）10．多层焊过程中，第一层按规定的预热温度预热，以后各层的预热温度可敬逐层降低。
（×）11．影响焊接热循环的主要因素有：焊接热输入、预热和层间温度、工件厚度、接头形式及材料本身的导热性能等。
（√）12．焊接热输入仅与焊接电流和电弧电压有关，而与焊接速度无关。
（×）13．采用较小的焊接热输入，有利于减轻接头的应变脆化程度。
（√）14．可焊性试验的主要目的是选择适用于母材的焊接材料，确定合适的焊接工艺。
（√））15、焊接工艺评定主要因素变更时，不影响接接头的机械性能，则不需重新评定焊接工艺。
(×)16、在同一类别钢材中钢材的钢号变更，焊接工艺就要重评定。
(×)17、焊接结构的疲劳断裂通常是在焊接接头处开始产生。
(√)18、提高t形接头疲劳强度的根本措施是开坡口焊接和加工焊缝过渡区使之圆滑过渡。
(√)19、焊接热影响区的大小与焊接工艺参数无关。
（×）20、在焊接过程中，碳是一种良好的脱氧剂，所以焊芯中含碳量越高越好。
焊接结构学重点归纳全
《焊接结构学》重点归纳1. 焊接结构的优点：(1)焊接接头强度高；(2)焊接结构设计灵活性大；(3)焊接接头密封性好；(4)焊前准备工作简单；(5)易于结构的变更和改型；(6)焊接结构的成品率高•焊接结构的缺点：(1)存在较大的焊接应力和变形；(2)对应力集中敏感；(3)焊接接头的性能不均匀•2. 内应力：所谓内应力是指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力3. 内应力的分类：按其分布范围可分为三类：宏观内应力，微观内应力，超微观内应力•按其产生机理分类：热应力(温度应力),残余应力，相变应力，相变残余应力.*热应力是由于构件不均匀受热所引起的4. 焊接残余应力的分类：(1)纵向残余应力；(2)横向残余应力；(3)厚板中的残余应力；(4)拘束状态下焊接的内应力；(5)封闭焊缝引起的内应力；(6)相变应力.5. 纵向应力沿板材横截面上的分布表现为中心区域是拉应力，两边为压应力，拉应力和压应力在截面内平衡.6. 横向残余应力产生的直接原因是来自焊缝冷却时的横向收缩，间接原因是来自焊缝的纵向收缩.7. 焊接残余应力的影响:(1)内应力对静载强度的影响；(2)内应力对刚度的影响；(3)内应力对杆件受压稳定性的影响；(4)内应力对构件精度和尺寸稳定性的影响；(5)内应力对应力腐蚀开裂的影响.8. 焊接残余变形的分类:(1)纵向收缩变形；(2)横向收缩变形；(3)挠曲变形；(4)角变形；(5) 波浪变形；(6)错变变形；(7)螺旋形变形.9. 焊接变形的危害影响：(1)需要进行校正，耗工耗时；(2)比较复杂的变形的校正工作量可能比焊接工作量还要大，而有时变形太大，造成废品；(3)增加了机械加工工作量，同时也增加了材料消耗.焊接变形的出现还会影响构件的美观和尺寸精度，并且还可能降低结构的承载能力，引发事故.10. 纵向收缩引起的挠曲变形：当焊缝在构件中的位置不对称，即焊缝处于纵向偏心时，所引起的收缩力Ff是偏心的.因此，收缩力Ff不但使构件缩短，同时还造成构件弯曲.11. 焊缝对于整个构件的中性轴对称，并不意味着在组焊的过程中始终是对称的.因为，随着组焊过程的进行，构件的中性轴位置和截面惯性矩是变化的.这也意味着，通过变化组焊的顺序，有可能对挠曲变形进行调整.12. 波浪变形：薄板所承受的压应力超过某一临界值，就会出现波浪变形，或称为压曲失稳变形.13. 焊接错边：是指两被连接工件相对位置发生变化，造成错位的一种几何不完善性.产生原因：错边可能是装配不当造成的，也可能是由焊接过程造成的.焊接过程造成错边的主要原因之一是热输入不平衡；焊缝两侧的工件刚度的差异也会引起错边，刚度小的一侧变形位移较大，刚度大的一侧位移小，因而造成错边.14. 焊接残余应力的测量：1. 焊接残余应力的破坏性测量：(1) 单轴焊接残余应力的测量：①切条法；②弹性变形法.(2) 双轴焊接残余应力的测量：①切块法；②钻孔法；③盲孔法；④套孔法.(3) 三轴焊接残余应力的测量.2. 焊接残余应力的非破坏性测量：(1)X射线衍射法；(2)中子衍射法.3. 相似关系.15. 焊接残余应力与变形的调控措施：1. 调控焊接应力与变形的焊前措施：(1) 合理地选择焊缝的形状和尺寸•焊缝尺寸直接关系到焊接工作量、焊接应力和变形的大小•在保证结构承载能力的前提下，应遵循的原则是：尽可能使焊缝长度最短；尽可能使板厚小;尽可能使焊脚尺寸小；断续焊缝和连续焊缝相比，优先采用断续焊缝；角焊缝与对接焊缝相比,优先采用角焊缝以及复杂结构最好采用分部组合焊接(2) 尽量避免焊缝的密集与交叉•(3) 合理地选择肋板的形状并适当地安排肋板的位置，可以减少焊缝，提高肋板加固的效果•(4) 采用压形板来提高平板的刚性和稳定性，也可以减小焊接量和减小变形•(5) 联系焊缝可采用断续焊缝的形式以降低热输入总量(6) 预变形法或反变形法也是焊前需要考虑采用的重要措施之一2. 焊后调控焊接残余应力与变形的措施:(1)机械方法；(2)加热方法•3. 随焊调控焊接应力与变形的措施:(1)刚性固定法；(2)减小焊缝的热输入；(3)合理安排装配焊接的顺序；(4)预拉伸法；(5)焊时温差拉伸法；(6)随焊激冷法；(7)随焊碾压法；(8)随焊锤击法；(9)随焊冲击碾压法.16. 刚性固定法：这种方法是在没有反变形的情况下，通过将构件加以固定来限制焊接变形.这种方法只能在一定程度上减小挠曲变形，但可以防止角变形和波浪变形.17. 不均匀加热是导致产生焊接应力和变形的根本原因18. 火焰矫形：所谓火焰矫形，就是利用火焰局部加热时产生的压缩收缩变形使较长的金属在冷却后收缩，来达到矫正变形的目的.19. 火焰成形：利用火焰局部加热把平直的钢板弯曲成各种曲面，这种方法在生产上称为火焰成形或水火弯板.20. 接头一般可分为焊缝金属、熔合区、热影响区和母材四个组成部分.21. 焊接接头的力学性能与母材和焊缝二者之间的强度匹配有关，焊缝金属强度比母材强度高的称为高组配接头，比母材强度低的称为低组配接头.22. 焊缝的基本形式：(1)对接焊缝；(2)角焊缝.23. 对接焊缝开坡口的根本目的是为了焊透金属，以便确保接头的质量及经济性.坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程24. 坡口形式：卷边；平对接；V形；U形；X形；K形.25. 坡口选择的考虑因素：(1)可焊到性或便于施焊；(2)降低焊接材料的消耗量；(3)坡口易加工;(4)减小或控制焊接变形.26. 坡口角度的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透.坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般坡口角度选60°左右.27. 角焊缝按其截面形状分类：(1)平角焊缝；(2)凹角焊缝；(3)凸角焊缝；(4)不等腰角焊缝.按其承载方向分类：(1)焊缝与载荷相垂直的正面角焊缝；(2)与载荷相平行的侧面角焊缝；(3)与载荷倾斜的斜向角焊缝.28. 各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关.静载时，如母材金属塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的最低.不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果较好.29. 焊接接头的基本形式及特点：(1) 对接接头；特点：受力好，装配要求高.对接接头截面变化平缓，应力集中小，受力状态是各种接头中最好的.但是它的装配要求较高，如果两边母材上下错动，或间隙过大、过小都不行.(2) 搭接接头；特点：受力差，装配要求简单.搭接接头的特点刚好和对接接头相反，应力分布极不均匀，疲劳强度较低，但是它们的焊前准备工作及装配要求却很简单•(3) T形接头；特点：能承受各种方向的力和力矩，受力差，经济合算，疲劳强度高•T形接头是将互相垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头(4) 角接接头.两板件端面构成为直角的焊接接头称为角接接头•角接接头多用于箱形构件上•30. 焊接接头产生应力集中的原因:(1)焊缝中存在工艺缺陷；(2)焊缝外形不合理;(3)焊接接头设计不合理•31. 焊接接头产生应力集中的位置及减小应力集中措施：(1) 对接接头：［余高，过渡圆弧］由于余高造成了构件表面不平滑，在焊缝与母材金属的过渡处引起应力集中•措施:采用削平余高或增大过渡圆弧半径的措施来降低应力集中•在实际生产中只要我们保证焊缝熔透；减小加厚高，使焊缝向母材过渡平顺；提高装配质量，减小焊接错边;选用合适的焊接规范和坡口形式，减小角变形就可以有效的控制对接接头造成的应力集中•*对接接头应力集中min;搭接接头应力集中max.对接接头是最好的接头形式，不但静载可靠而且疲劳强度也较高.⑵T形(十字)接头：未开坡口(角):焊缝根部和焊趾处；开坡口(对):余高，过渡圆弧.措施: 开坡口焊透或采用深熔焊接方法进行焊接•(3)搭接接头：①正面角焊缝：焊根和焊趾•为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离应不小于板厚的4倍•②侧面角焊缝：最大应力在两端，中部应力最小，而且焊缝较短时，应力分布较为均匀，焊缝较长时，应力分布不均匀的程度就更大•因此，采用过长的侧面角焊缝将使应力集中增加，这是不合理的.一般规范规定侧面角焊缝长度不得大于50K・③联合角焊缝：在设计搭接接头时，如增添正面角焊缝，不但可以改善应力分布，还可以缩短搭接长度•④盖板接头：靠近侧面角焊缝的部位应力最大，远离焊缝并在构件的轴线位置上应力最小•增添正面角焊缝连接的盖板接头，其各横截面正应力的分布得到明显改善，应力集中大大降低•⑤斜向角焊缝：当焊脚尺寸K相同时，正面角焊缝的单位长度强度比侧面焊缝的高，斜向角焊缝的单位长度强度介于上述两种焊缝强度之间措施:采用联合角焊缝的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度•32・各种接头电弧焊后，都有不同程度的应力集中•实践证明，并不是在所有情况下应力集中都影响强度•当材料具有足够的塑性时，结构在静载破坏之前就有显著的塑性变形，应力集中对其强度无影响•33・焊点排数多于3排是不合理的，因为多于3排后，再增加焊点排数并不能明显增加承载能力. 34・工作焊缝：该焊缝与被连接的元件是串联的，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•35・联系焊缝：该焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，即焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝•36・影响金属脆性断裂的主要因素：外因：应力状态；温度条件；加载速度.内因:材料状态.(1) 应力状态的影响：物体在受外载时，不同截面上产生不同的正应力b和切应力T •在主平面上作用有最大应力b max，与主平面成45 °的平面上作用有最大切应力T max. b max，T max及其比T max/ b max与加载方式有关•当切应力达到屈服强度时，产生塑性变形，达到剪断抗力时，产生剪断.当正应力达到正断抗力时，产生正断,断口与(T max垂直.如果在(T max未达到正断抗力前,T max先达到屈服强度,则产生塑性变形，形成延性断裂.如果在T max达到屈服强度前,b max首先达到正断抗力则发生脆性断裂；(2) 温度的影响：随着温度的降低，破坏方式从塑性破坏变为脆性破坏.这是因为随着温度的降低,发生解理断裂的危险性增大，材料的剪切屈服限增大，而正断抗力相对不变；(3) 加载速度的影响：提高加载速度能促使材料脆性破坏，其作用相当于降低温度.原因是钢的剪切屈服限不仅取决于温度，而且取决于加载速率，或者说还取决于应变速率.随着应变速率的提高，T T提高而SoT基本不变；(4) 材料状态的影响：①厚度的影响：厚板在缺口处容易形成三轴拉应力，使材料变脆；②冶金因素；③晶粒度的影响：晶粒越细，转变温度越低；④化学成分的影响：钢中的C N O H S P增加钢的脆性；另一些元素如Mn Ni、Cr、V,加入适量有助于减少钢的脆性.37. 焊接过程给焊接接头带来的影响:(1)应变时效引起的局部脆性；(2)金相组织改变对脆性的影响；(3)焊接缺陷的影响；(4)角变形和错边的影响；(5)残余应力和塑性变形的影响；38. 在焊接接头中，角变形和错边都会引起附加弯曲应力，因此对结构脆性破坏有影响，尤其是对塑性较低的高强度钢，更是如此.角变形越大，破坏应力越低.为了改善熔合线处的应力集中系数以提高韧性，有人提出在熔合线上再堆焊一层”防裂焊缝".39. 预防焊接结构脆性断裂的措施：(1) 正确选用材料：[一般地说，应使所选用的钢材和焊接用填充金属保证在使用温度下具有合格的缺口韧性，其含义是:1)在结构工作条件下，焊缝、热影响区、熔合线的最脆部位应有足够的抗开裂性能，母材应具有一定的止裂性能；2)随着钢材强度的提高，断裂韧度和工艺性一般都有所下降，因此不宜采用比实际需要强度更高的材料，特别不应该单纯追求强度指标，而忽视其他性能.]①按照缺口韧性和试验检验材料:一般是根据冲击韧性值来决定；②用断裂韧度评定材料.(2) 采用合理的焊接结构设计：①尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中；②尽量减小结构刚度，降低应力集中和附加应力的影响；③不采用过厚的截面；④重视附件或不受力焊缝的设计；⑤减小和消除焊接残余拉伸应力的不利影响.40. 影响焊接接头疲劳强度的因素:(1)应力集中的影响；(2)近缝区金属性能变化的影响;(3)残余应力的影响；(4)缺陷的影响;(5)材料的影响；(6)材料表面状态.41. 焊接缺陷对疲劳强度的影响与缺陷的种类、尺寸、方向和位置有关.42. 焊接缺陷的影响：平面类型缺陷比带圆角的缺陷影响大；表面缺陷比内部缺陷影响大；与作用力方向垂直的平面缺陷的影响比其他方向的大；位于残余拉应力场内的缺陷的影响比在残余压应力场内的大；位于应力集中区的缺陷的影响比在均匀应力场中同样缺陷影响大.由于不同的材料具有不同的缺口敏感性，同样尺寸的缺陷对不同材料焊接结构的疲劳强度的影响并不相同.随着未焊透的增加，疲劳强度迅速下降.43. 提高焊接接头疲劳强度的措施：(1)降低应力集中：①采用合理的结构形式，减少应力集中；②尽量采用应力集中系数小的焊接接头形式；③当采用角焊缝时须采取综合措施；④通过开缓和槽使力线绕开焊缝的应力集中处；⑤用表面机械加工的方法，消除焊缝及其附近的各种刻槽；⑥采用电弧TIG或等离子束整形的方法.(2) 调整残余应力场：①整体处理：整体退火；超载预拉伸.②局部加热处理：使关键部位的残余拉应力转化为压应力，方法是局部加热，局部爆炸，碾压，锤击焊道等•③预先超载•(3) 改善材料的表面性能：表面强化处理：小轮挤压，锤击焊道；喷丸处理.(4) 特殊保护措施：缺口表面涂敷，防腐蚀.44. 对接接头的应力集中系数小，因而疲劳强度高，应当尽量选用［优先］.尽量少采用角焊缝•焊缝形状应平缓过渡•接头选取顺序：对接接头T十字接头(开坡口焊透)T十字接头(未开坡口) T正面搭接接头T侧面搭接接头•45. 塑性好的材料是否一定出现韧性断裂？不会出现脆性断裂吗？。
《焊接结构生产》复习题
《焊接结构生产》复习题一一、填空题1焊接接头是一个___________、________ 和 ______ 都不一样的不均匀体。
2、选择预热温度主要应根据钢材的_________ 倾向大小、_________ 、________ 条件、结构__________ 等因素决定。
3、应力集中是结构产生_______ 断裂和________ 断裂的主要原因之一。
4、反变形法主要用来消除焊件的_________ 变形和 _______ 变形。
5、角变形与焊接_______ ，接头_________ ，坡口 _____ 等因素有关。
6、根据应力作用方向，焊接应力可分为__________ 向应力和______ 向应力。
7、调节焊接应力的主要措施有_________ 措施、 ________ 措施、焊后________ 措施。
8、焊接结构的疲劳强度，在很大程度上决定于构件中的 ___________ 情况。
9、钢材除锈有时用化学除锈法，化学除锈法一般分为________________ 和___________ 。
10、__________________________________ 焊接接头的两个基本属性是和。
11、焊接接头的基本形式有四种：_____________ 、______________ 、__________ 和___________ 等。
12、焊接生产中常用热处理法来消除焊接残余应力，常用的热处理方法有______________ 和 __________ 。
二、选择题1、焊接工艺评定试件的类型有板状试件、（）和T型接头试件。
A 板和管接头试件B 管状试件C 角接接头试件2、产生焊接应力与变形的因素很多，其中最根本的原因是焊件（）。
A 焊缝金属的收缩B 受热不均匀C 金相组织的变化3、气割操作时，割嘴与工件表面的距离应保持在（）范围内。
A 5 -10mmB 10-15mmC 15-20mm4、既能用来测量水平度，又能用来测量铅垂度的工具是（）。
焊接结构学复习资料
焊接结构学复习资料(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--焊接结构学复习提纲§焊接热循环一、焊接结构的特点：优点1）与铆接相比可以节省大量的金属材料2）焊前准备工作简单，比较省工3）焊接结构具有比铆接好得多的气密性4）焊接接头强度高5）焊接结构设计灵活性大6)成品率高，一旦出现缺陷可以修复缺点1）焊接结构的应力集中变化范围比铆接大2)焊接结构存在较大的应力与变形3）存在较大的性能不均匀性42）瞬时性或非稳态性3）移动性三、1）热导率定义: 物体等温面上的热流密度q*[J/mm2s]与垂直于该处等温面的负温度梯度成正比，与热导率成正比，热导率表示物质传导热量的能力。
2）对流传热定律：由牛顿定律，某一与流动的气体或液体接触的固体的表面微元，其热流密度q与对流换热系数和固体表面温度与气体或液体的温度之差（T-T0）成正比:3）辐射传热定律：根据斯蒂芬—波尔兹曼定律：受热物体单位时间内单位面积上的辐射热量，即其热流密度q与其表面温度为4次方成正比:四、导热微分方程：五、导热微分方程的边界条件常分为三类：1）已知边界上的温度值2）已知边界上的热流密度分布3）已知边界上物体与周围介质间的热交换六、热源空间尺寸形状的简化：1）点热源：作用于半无限体或立方体表面层,可模拟立方体或厚板的堆焊,热量向X、Y、Z三个方向传播。
2）线热源：对应薄板，热量二维传播。
将热源看成是沿板厚方向上的一条线，在厚度方向上，热能均匀分布，垂直作用于板平面。
3）面热源：作用于杆的横截面上，可横拟电极端面或磨擦焊接时的加热，认为热量在杆截面上均匀分布，此时只沿一个方向传热。
七、焊接温度场：焊接过程中，焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布。
可以用等温线或等温面来表示。
准稳定温度场：如果忽略焊接加热过程的起始阶段和收尾阶段，则作用于无限体上的匀速直线运动的热源周围的温度场是准稳定温度场。
焊接力学与焊接结构基础
焊接力学与焊接结构基础【原创版】目录一、焊接力学概述二、焊接结构的基本概念三、焊接结构的力学性能四、焊接结构的疲劳性能五、焊接结构的缺陷及其影响六、焊接结构的设计原则与方法正文一、焊接力学概述焊接力学是研究焊接过程中力学现象的学科，它主要研究焊接接头的形成机理、力学性能以及焊接结构在使用过程中的受力分析。
焊接力学不仅关注焊接过程中金属的塑性变形，还涉及焊接结构的强度、刚度和稳定性等性能。
二、焊接结构的基本概念焊接结构是由焊接件通过焊接方法连接而成的结构。
焊接结构具有许多优点，如重量轻、生产成本低、结构简单等，因此在许多行业中得到了广泛应用。
焊接结构的类型有很多，如梁、柱、桁架等，其形式也有所不同，如有焊缝、无焊缝等。
三、焊接结构的力学性能焊接结构的力学性能主要取决于焊接质量、焊接材料和母材的性能。
焊接质量好的结构具有较高的强度、刚度和疲劳性能。
焊接材料和母材的性能对焊接结构的力学性能也有很大影响，如强度、硬度、韧性等。
四、焊接结构的疲劳性能焊接结构的疲劳性能是指在交变载荷作用下，焊接结构能承受一定次数的循环加载而不破坏的能力。
焊接结构的疲劳性能受到很多因素的影响，如焊接质量、焊接结构形式、载荷类型等。
为了提高焊接结构的疲劳性能，需要采取一定的设计措施和工艺方法。
五、焊接结构的缺陷及其影响焊接结构在焊接过程中可能会产生一些缺陷，如焊缝裂纹、气孔、夹杂等。
这些缺陷会对焊接结构的力学性能产生不良影响，如降低强度、刚度，加剧疲劳损伤等。
因此，在焊接过程中要尽量减少缺陷的产生，以保证焊接结构的使用性能。
六、焊接结构的设计原则与方法焊接结构的设计原则主要包括以下几点：保证结构的强度、刚度和稳定性；尽量简化结构形式，降低生产成本；考虑焊接变形和残余应力的影响；遵循材料力学和焊接力学的基本规律。
焊接结构的设计方法主要包括经验法、解析法和数值法等。
经验法是根据实际工程经验进行设计的方法，适用于简单的焊接结构；解析法是通过力学方程求解焊接结构问题的方法，适用于复杂的焊接结构；数值法是利用计算机模拟焊接结构的力学性能，可以更精确地预测焊接结构的性能。
焊接结构的基础知识
1.1 焊接接头的基本知识
锯齿缝搭接接头如图1一7所示，这是单面搭接接头的一种形式。直 缝单面搭接接头的强度和刚度比双面搭接低得多，所以只能用在受力 很小的次要部位。对背面不能施焊的接头采用锯齿形焊缝搭接，有提 高强度和刚度的作用。在背面施焊很困难时，这种接头是比较合理的。
3. T形(十字)接头 T形(十字)接头是将一件端面与另一件端面构成直角或近似直
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1.1 焊接接头的基本知识
的角焊缝是截面为直角等腰的，一般可用腰长K来表不其大小，通常 称K为焊脚尺寸。
角焊缝是一种应用最广泛的焊缝，与对接焊缝相比较，在力 学性能方面具有许多特点。以角焊缝构成的各种接头，其几何形状都 有急剧的变化，力线的传递比对接焊缝复杂，焊缝的根部与趾部的应 力集中，一般都比对接焊缝大。例如图1-13所示的十字接头，其力线 的传递就是挠曲不直的，在八点和月点都有较大的应力集中。正面角 焊缝的破断面往往与受力方向成200~300，但进行强度计算时，仍以 与受力方向成25。的最小截面为计算断面，按切应力计算强度。试验 证明，正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高2000—3000;侧面角焊缝沿焊 缝长度上的是随焊脚尺寸K的增加而成正比增加的。单位面积的强度当K=20 mm 时比KX10 mm时约降低2000，但其屈服强度并不降低，如图1一14所示。 正面角焊缝的强度与其断面形状有关，如图1一15所示。其强度随0角
1.对接焊缝 对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成V形、X形、K形和U 形等坡口(图1—11}。各种坡口尺寸可根据国家统一标准(GB985-1980 和GB986—7 980或根据具体情况而定。
对接焊缝开坡口的根本目的是为了确保接头的质量及其经济性。 坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。一般来 说，必须考虑以下几个问题。
焊接结构生产总复习题
焊接结构生产总复习题一、选择题1．焊接加热时，焊件不能自由膨胀，冷却时焊件不能自由收缩，那么焊后焊件（C）。
A. 存在残余应力，不存在焊接变形B. 存在残余变形，不存在残余应力C. 存在残余应力和残余变形D. 既不存在残余应力也不存在残余变形2．焊接残余应力按其产生的原因，可分为热应力、塑变应力和（A）。
A. 相变应力B. 拘束应力C. 工作应力D. 瞬时应力3．手工电弧焊焊接长直焊缝时，若采用直通焊，焊缝的后焊部分比先焊部分的横向收缩（B）A. 小B. 大C. 相同D. 不定4．选择坡口形式还应注意到焊接材料（A）、可焊到性、坡口加工能力和焊接变形。
A. 消耗量B. 特点C. 种类D. 强度5．采用刚性固定法焊接，可减小（B）。
A. 焊接应力B. 焊接变形C. 焊缝强度D. 焊材消耗量6．通常选择零件的最（B）表面作为主要定位基准面。
A. 小B. 大C.长D. 不定7．高压容器属于第（C）类压力容器。
A. ⅠB. ⅡC. ⅢD. Ⅳ8．（C）接头受力较均匀，因此常用于筒体与封头等重要部件的连接。
A. 搭接B. 十字C. 对接D. 角接9．利用制品上的圆柱形孔的内表面定位时，可以采用（D）定位。
A. 挡块B. 定位样板C. V形铁D. 定位销10.关于焊接工艺评定的规定，叙述不正确的是（C）。
A. 改变焊接方法，需重新评定B. 改变焊接材料，需重新评定C. 材质相同的板材试件对接焊缝的工艺评定不适用于管材焊件D. 钢材类别改变时，需重新评定11．焊缝过程中产生的（A）变形越大,焊后产生的残余应力和残余变形就越大。
A. 压缩塑性B. 压缩弹性C. 拉伸弹性D. 弯曲12．钢板拼接时，相邻两条焊缝应错开，错开距离应（C）。
A. 大于筒体厚度的1.5倍且不小于50mmB. 大于筒体厚度的2倍且不小于75mmC. 大于筒体厚度的3倍且不小于100mmD. 大于筒体厚度的3倍且不小于75mm13．火焰矫正法中的点状加热点的直径不小于（B）毫米。
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焊接复习soingon0.焊接结构优点：焊接接头强度高、焊接结构设计灵活性大、焊接接头密封性好、焊前准备工作简单、易于结构的变更和改型、焊接结构成品率高。
1.焊接结构缺点：存在较大的焊接应力和变形、对应力集中敏感、焊接接头的性能不均匀。
2.影响构件焊接性的因素：与材料有关的因素、与设计有关的因素、与制造有关的因素。
3.焊接热复杂性表现：焊接热过程的局部性或不均匀性。
焊接热过程的瞬时性、焊接热源的相对运动。
4.焊接热循环的主要参数：加热速度、加热最高温度、在相变温度以上停留时间、冷却速度。
5.内应力：指在没有外力的条件下平衡于物体内部的应力。
热应力是由于构件不均匀受热所引起的。
分类：按作用时期分: 焊接过程中出现的称瞬时应力(热应力或温度应力);焊接后保留下来的称残余应力。
按分布范围分:宏观内应力(范围一般与结构尺寸相当)、微观内应力(晶粒尺寸)和超微观内应力（晶格)。
6. 自由变形、外观变形和内部变形的区别。
，所得的变形称之为自1)自由变形: 一端固定的直杆均匀加热时，杆件将自由伸长△LT由变形。
2）外观变形: 假如杆件受到约束，实际只能伸长△Le，这是可见的变形，称之为外观变形。
3）内部变形 :由于存在约束，杆件在自由状态下所应有的变形与实际存在的变形有所不同，构件内部由于压缩而未表现出来的那部分变形△L，称为内部变形。
7.焊接残余变形有哪些种类？角变形产生的原因。
1）纵向变形：---焊后沿焊接方向发生收缩。
2）横向变形：---焊后垂直于焊接方向发生收缩。
3）挠曲变形：─在穿过焊缝线并与板件垂直的平面内变形。
─非对称结构、焊缝不在构件中性线上时发生。
4）角变形：─焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。
─厚度方向的非均匀热分布造成紧靠焊缝线的变形。
5）波浪变形：焊后构件呈波浪形，当板件较薄时，热热压缩应力造成失稳。
6）错边：长度、厚度方向7）扭转（螺旋形变形）原因：厚度方向温度分布不均匀─横向塑性变形不均匀→角变形加热时─焊接面高温，产生压缩塑变;背面低温，甚至产生拉伸变形。
冷却后，产生弯曲变形，即角变形.8.残余应力的影响：对静载强度的影响、对刚度的影响、对杆件受压稳定性的影响、对构件精度和尺寸稳定性的影响、对应力腐蚀开裂的影响。
9.焊后调控焊接残余应力与变形的措施：机械方法、加热方法。
10. 在焊接过程中如何调节内应力?焊后消除焊接内应力的主要方法?在焊接过程中调节内应力的措施（1）采用合理的焊接顺序和方向尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。
先焊工作时受力较大的焊缝。
（2）在焊接封闭焊缝或其它刚性较大，自由度较小的焊缝时，可以来用反变形法来增加焊缝的自由度。
（3）锤击或碾压焊缝每焊一道焊缝用带小圆弧面的风枪或小手锤锤击焊缝区，使焊缝得到延伸，从而降低内应力（4）在结构适当部位加热使之伸长焊后消除焊接内应力的方法a.整体高温回火b.局部高温回火处理c.机械拉伸法（过载法）d.温差拉伸法（又称低温消除应力法）e.振动法11.如何从设计上预防焊接变形？如何从工艺上预防焊接变形。
设计：1) 合理的焊缝尺寸和形状2) 减小焊缝长度件.3) 合理选择结构形式和安排焊缝位置工艺：1) 反变形(预防角变形和挠曲变形)改变构件焊前的形状，使其朝焊接变形相反的方向变形，焊后由于焊接变形而获得设计所要求的形态──利用变形消除变形。
2) 刚性固定采用胎夹具或其它临时支承等方法，增加结构在焊接时的刚性，限制焊接变形。
12.影响焊接接头性能的主要因素。
（A）在力学方面影响焊接接头性能的因素 :接头形状的不连续性;焊接缺陷;残余应力;焊接变形.焊接接头的加强高和施焊中可能造成的接头错位等接头形状的不连续性，都是应力集中的根源。
特别是焊接缺陷中的未焊透和焊接裂纹，往往是接头破坏的起点。
（B）在材质方面影响焊接接头性能的因素:热循环引起的组织变化;焊接过程中的热塑性变形循环所产生的材质变化;焊后热处理和矫正变形等工序，都可能影响接头性能。
13.焊缝和焊接接头的类型焊缝主要有对接焊缝和角焊缝---是焊缝的基本形式。
（A）对接焊缝：对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成为V形、X形、K形和U 形等坡口。
（B）角焊缝 a.角焊缝的分类(a)按其截面形状可分为四种(b)按其承载方向可分为三种：焊缝与载荷相垂直的正面角焊缝；焊缝与载荷倾斜的斜向角焊缝；焊缝与载荷相平行的侧面角焊缝b.与对接焊缝比较，在力学性能方面具有许多特点。
接头的基本型式有四种：对接接头、搭接接头、丁字接头、角接头a)对接接头从力学角度看是比较理想的接头型式。
在焊接结构上和焊接生产中，常见的对接焊缝方向是与载荷方向垂直的；也有与载荷方向成斜角的斜缝对接接头。
b)搭接接头有多种型式，如一般搭接接头、开槽焊和塞焊（或称电铆焊）以及锯齿状搭接等。
c)丁字（十字）接头是将相互垂直的被连接件用角焊缝连接起来的接头。
丁字（十字）接头是典型的电弧焊接头，能承受各种方向的力和力矩。
d)角接头多用于箱形构件上最简单的角接头，但承载能力差；采用双面焊缝从内部加强的角接头，承载能力较大.14.焊接接头中产生应力集中原因：焊缝中存在工艺缺陷、焊缝外形不合理、焊接接头设计不合理。
15.开坡口的目的、依据和应考虑的主要问题。
对接焊缝开坡口的根本目的是为了确保接头的质量及其经济性。
坡口型式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。
对接焊缝开坡口必须考虑以下几个问题：（a）焊接材料的消耗量，对于同样厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能省较多的焊接材料、电能和工时，构件越厚节省的越多。
（b）可焊到性，它是选择坡口型式的重要条件之一。
通常要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接条件而定。
对不能翻转的和内径较小的容器、转子及轴类的对接焊缝，为了避免大量的仰焊和不能或不便从内侧施焊，都宜采用V形或U形坡口。
（c）坡口加工，V形和X形坡口可用气割或等离子切割，亦可用机械切削加工。
但，U形和双U形坡口，一般需用刨边机加工。
（d）焊接变形，采用不适当的坡口型式容易产生较大的焊接变形，如果坡口型式适宜，工艺合理，则可有效地减小焊接变形。
16.工作焊缝和联系焊缝工作焊缝：一种与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效。
这种焊缝称为工作焊缝，其应力称为工作应力。
联系焊缝：另一种焊缝与被连接件是并联的，它传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。
这种焊缝称为联系焊缝，对应的应力称为联系应力。
在设计时无需计算联系焊缝的强度，工作焊缝的强度必须计算。
对于具有双重性的焊缝，它既有工作应力又有联系应力，则只计算工作压力，而不考虑联系应力。
17.金属断裂的类型和特点1）按照断裂前塑性变形大小将断裂分为延性断裂（亦称为塑性断裂和韧性断裂）断裂前有较大（或明显的）的塑性变形。
断口特征:宏观：纤维状，色质灰暗;微观：大小不等的韧窝。
韧窝的实质是材料微区塑性变形形成空洞聚集和长大导致材料断裂所留下的圆形或椭圆形凹坑。
脆性断裂：断裂前没有或只有少量塑性变形，断裂突然发生并快速发展（裂纹扩展速率可高达1500~2000米/秒）。
断口特征：宏观：结晶状，平齐而光亮，有闪亮小刻面。
微观：平坦的解理台阶与河流花样。
2）按断裂路径,断裂可分为穿晶或沿晶;穿晶断裂可以是循解理面、滑移面或晶体学面的分离;宏观上看可以是脆性断裂,也可以是延性断裂。
沿晶断裂多数是脆性断裂，断口呈冰糖状。
19.影响金属脆性断裂的因素（一）应力状态的影响（二）温度的影响（三）加载速度的影响（四）材料状态的影响20.预防焊接结构脆性断裂指施一、正确选用材料：选择材料的基本原则是既要保证结构的安全使用，又要考虑经济效果。
应使所选用的钢材和焊接用填充金属在使用温度下具有合格的缺口韧性二、采用合理的焊接结构设计(a)尽量减少结构或焊接接头部位的应力集中(b)在满足结构的使用条件下，应当尽量减少结构的刚度，以期降低应力集中和附加应力的影响。
(c)不采用过厚的截面，由于焊接可以连接很厚的截面，所以设计者在焊接结构中常会选用比一般铆接结构厚得多的截面。
(d)重视附件或不受力焊缝的设计(e)减少和消除焊接残余拉伸应力的不利影响。
三、用断裂力学方法评定结构安全性。
21.表征疲劳应力循环特征的参量有哪些？σmax—应力循环内的最大应力；σmin—应力循环内的最小应力；(σmin+σmax)/2—平均应力σm；(σmax- σmin)/2—应力振幅σa；r = σmin/ σmax22.影响焊接接头疲劳强度的因素有哪些？一、应力集中的影响二、近缝区金属性能变化的影响三、残余应力的影响四、缺陷的影响23.提高焊接接头疲劳强度的措施。
降低焊接接头应力集中有哪些措施？一、降低应力集中（a）采用合理的构件结构形式。
减少应力集中，以提高疲劳强度。
（b）尽量采用应力集中系数小的焊接接头。
（c）当采用角焊缝时须采取综合措施来提高接头的疲劳强度，采取这些措施可以降低应力集中并消除残余应力的不利影响。
（d）某些情况下，可以通过开缓和槽使力线绕开焊缝的应力集中处来提高接头的疲劳强度。
（e）用表面机械加工的方法，消除焊缝及其附近的各种刻槽，可以降低构件中的应力集中程度提高接头疲劳强度。
二、调整残余应力场（a）整体处理：退火处理；超载预拉伸法（b）局部处理：采用局部加热或挤压使应力集中处产生残余压应力。
三、改善材料的机械性能表面强化处理可以提高接头的疲劳强度。
四、特殊保护措施采用一定的保护涂层24.残余应力如何影响疲劳强度残余应力可以与外加工作应力叠加，构成合成总应力：叠加残余压应力，总应力减小;叠加残余拉应力，总应力增大。
因此，残余压应力提高疲劳强度，残余拉应力降低疲劳强度。
残余压应力的有利影响与外加应力的应力状态有关，还和残余应力值的大小、残余压应力去的深度分布，以及残余压应力在疲劳过程中是否发生应力松弛等因素有关26. 裂纹的亚临界扩展分为几种类型？①裂纹在裂纹尖端弹性区内的扩展:②裂纹在范(塑）性区内的扩展：。