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焊接残余应力对结构性能的影响-《钢结构设计原理》改编

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:焊接残余应力对在常温下承受静力荷载结构的承载能力没有影响,因为焊接残余应力加上外力引起的应力达到屈服点后,应力不再增大,外力由两侧弹性区承担,直到全截面达到屈服点为止。由于焊缝中存在三向应力,阻碍了塑性交形,使裂缝易发生和发展,因此焊接残余应力将使疲劳强度降低,对结构的疲劳强度有明显的不利影响。此外,焊接应力还会降低压杆稳定性和使构件提前进入塑性工作阶段。

焊接残余应力对结构性能的影响-《钢结构设计原理》改编

焊接残余应力对在常温下承受静力荷载结构的承载能力没有影响,因为焊接残余应力加上外力引起的应力达到屈服点后,应力不再增大,外力由两侧弹性区承担,直到全截面达到屈服点为止。可用图 3.50 作简要说明。

图3.50 有焊接残余应力截面的强度(www.xing528.com)

图 3.50(b)表示一受拉构件中的焊接应力情况,rσ为焊接压应力。

当构件无焊接残余应力时,由图 3.50(a)可得其承载力值为 N=btfy。当构件有焊接残余应力时,由图 3.50(b)可得其承载力值为由于焊接应力是自平衡应力,故解得这与无焊接应力的钢板承载能力完全相同。

虽然在常温和静载作用下,焊接残余应力对构件的强度没有什么影响,但对其刚度造成降低。当焊接残余应力存在时,因截面的部分拉应力已经达到屈服强度,故该部分刚度为零,这时外力作用下的应变增量由剩余未屈服截面承受,显然比全截面受力时的应变大,可见焊接残余应力降低了结构的刚度。由于焊缝中存在三向应力,阻碍了塑性交形,使裂缝易发生和发展,因此焊接残余应力将使疲劳强度降低,对结构的疲劳强度有明显的不利影响。此外,焊接应力还会降低压杆稳定性和使构件提前进入塑性工作阶段。焊缝中存在的三向拉应力增加了钢材在低温下的脆断倾向,降低或消除焊缝中的残余应力是改善结构低温冷脆性能的重要措施。

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