内容发布更新时间 : 2024/7/1 18:23:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
焊接结构学
第一章 焊接结构特点：1.焊接接头强度高
2焊接结构设计灵活性大 ：（1）几何形状不受限制
（2）焊接结构的壁厚不受限制
（3）焊接结构的外形尺寸不受限制 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 焊接结构的不足之处：（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 构件焊接性：1.制造的可行性 2.设计的焊接可靠性 3材料的焊接适应性 第二章 焊接热过程
电弧热热量的来源：电弧热、电阻热、相变潜热、变形热 热量传递方式 :（1）热传导的方式 （2）对流换热 （3）辐射换热 （4）发生焓迁移 *焊接热循环：焊接热循环及其主要参数
定义：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，温度随时间由低到高，达到最大值后，又由高而低的变化成为焊接热循环。
主要参数：1.加热速度（vh）
2.加热最高温度（Tmax）
3.在相变温度以上停留时间（tH） TH=t’+t’’ 4.冷却速度（冷却时间）（vc）
多层焊时的热循环：1按照多次加热的局部叠加的相对位置分为两种情况：1.长段
多层焊 2.短段多层焊
焊接电弧作用下的热平衡关系：熔化极焊接的热效率大于非熔化极焊接的热效率 埋弧焊接的热效率高于明弧焊接的热效率 原因：电弧潜入熔池活埋弧时，电弧与空间的辐射换热明显
减少，因而热效率提高，而电弧长度增加时，热效率要降低
热流密度：一般来讲电流I增加，热流密度最大值qmax增加，加热范
围也增加；电压u增加，热流密度最大值下降，但加热范围增大 第三章 焊接应力与变形
1.内应力及其产生原因：
内应力：指在没有外力的条件下平衡与物体内部的应力 残余应力：在温度均匀后残存在杆件中的 2.热应变与相变应变
温度场随时间变化，引起的热应变与相变应变，并造成弹性或塑性应力场，以及相关的局部或总体变形
3.自由变形：金属物体的温度发生变化或者发生相变时，它的形状和尺寸就要发生
变化，如果这种变化没有收到外界的任何阻碍而自由进行，这种变形就称之为自由变形，自由变形的大小称之为自由变形量，单位长度上的自由变形量称之为自由变形率
不均匀温度场作用下的应力与变形（书上52页） 焊接引起的应力与变形
焊接时发生应力和变形的原因是焊件受到不均匀加热，在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，而在焊接完毕和构件完全冷却后残留的应力和变形，称之为残余或剩余的应力变形
焊接残余应力和残余变形在某种程度上会影响焊接结构的承载能力和服役寿命 焊接时的局部不均匀热输入是产生焊接应力与变形的决定性因素
影响热源周围金属的内拘束度主要取决于材料的热物理参数和力学性能，而外拘束度主要取决于制造因素和结构因素 书上76 77 焊接残余变形
焊接残余变形分类：1.纵向收缩变形 2.横向收缩变形 3.挠曲变形 4.角变形 5.波浪边形 6.错边变形 7.螺旋形变形
焊接残余应力的测量（掌握测量方法）胡克定律 单轴焊接残余应力的测量：1.切条法 2.弹性变形法 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 三轴焊接残余应力的测量
焊接残余应力与变形的调整与控制
调控焊接残余应力和变形的措施可以分为：焊前、焊时和焊后措施（或力学措施和加热及工艺措施）
焊前措施：1.合理的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，也可以减少焊接量和减小变形
5.联系焊缝可采用断续焊缝的形式以降低热输入总量（断续焊缝还可以采用另一种变形较小的形式，即塞焊）
注：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
就减小残余应力和变形来说，十字接头、T形接头、角接接头和搭接接头中的角焊缝优于对接焊缝（在疲劳强度方面则不然）
焊后调控焊接残余应力与变形的措施（机械方法和加热方法）
焊接变形产生的原因就是焊缝金属的收缩，收缩受到约束就产生了残余应力 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，这即是减小和消除焊接应力与变形的基本思路之一
（不太厚的板结构）锤击法的优点：节省能源、降低成本、提供效率 缺点：劳动强度大、工件表面质量差 （薄板并具有规则焊缝）碾压法 （形状不规则的焊缝）逐点挤压
不均匀加热是产生焊接应力和变形的根本原因
火焰矫形：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。
温差拉伸法也是利用不均匀加热来消除应力和变形的 随焊调控焊接应力与变形的措施
1. 刚性固定法：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 2. 减小焊缝的热输入：采用热输入较小的焊接方法，可以有效地防止焊接变形 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（随焊激冷法可以减小纵向收缩变形，但增大横向收缩变形，因为
不能用于封闭焊缝。可以避免焊接热裂纹）
随焊激冷法与温差拉伸两种方法联合使用会取得更好的效果 7. 随焊碾压法（为了减小焊接变形和降低残余应力） 8. 随焊锤击法 9. 随焊冲击碾压法
第四章 焊接接头
焊接接头的基本概念：用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头，一般简称接头 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
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
焊缝的基本符号（书上140）
应力集中的概念：指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象 产生应力集中的原因：（1）：焊缝中存在工艺缺陷（气孔、夹渣、裂纹、未焊透、咬边） （2）：焊缝外形不合理 （3）：焊接接头设计不合理
第五章 焊接结构的脆性断裂
金属材料断裂的形态特征
用透视电镜和扫描电镜进行断口的微观分析
延性断裂的断口一般呈纤维状，色泽灰暗，边缘有剪切唇，断口附近有宏观的塑性变形。杯锥状断口是一种常见的延性断口。杯锥状断口底部是与主应力方向垂直的宏观平断口，它是材料处在平面应力状态下的延性断裂。断口并不是完全平直的，