焊接残余应力方向如何确定

⑴ 焊接残余应力是怎么产生的焊接应力如何消除

焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。
这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。

⑵ 焊接残余应力按其空间位置分为什么 什么和三向应力

单向应力 又叫一维空间应力 双向应力又叫二维空间应力

⑶ 钢结构焊接后产生残余应力和变形的主要原因是什么

焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。 焊接残余应力，是焊接工程研究领域的重点问题。涉及焊接的各种工程应用中，都十分关注残余应力的影响。例如，在土木工程领域，对于钢结构焊接连接，残余应力对结构的疲劳性能，稳定承载力等均有影响。
焊接应力有暂时应力与残余应力之分。暂时应力只在焊接过程中一定的温度条件
下存在，当焊件冷却至常温时，暂时应力即行消失。焊接残余应力是指焊件冷却后残留在焊件内的应力。从结构的使用要求来看，焊接残余应力有着重要意义。残余应力按其方向可分为纵向、横向和沿厚度方向的应力三种。
1.纵向焊接残余应力
焊接过程一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，
焊缝及附近温度最高，可达1600℃以上，其邻近区域则温度急剧下降。不均匀的温度场将产生不均匀的膨胀。焊缝及附近高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低，膨胀较小的钢材的限制，产生了热状态塑性压缩。焊缝冷压时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩得比原始长度稍短，这种缩短变形受到焊缝两侧钢材的限制，使焊缝区产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力以常达到钢材的屈服强度。焊接残余应力是荷载未作用时的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区域应力。用三块剪切下料的钢板焊成的工字形截面，纵向焊接残余应力分布。
2.横向残余应力
横向残余应力产生的原因有：①由于焊缝纵向收缩，两块钢板趋向于外弯成弓形的趋势，但在实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是在焊缝中部将产生横向拉应力，而在两端产生横向压应力。②焊缝在施焊过程中，先后冷却的时间不同，先焊的焊缝已经凝固，且具有一定的强度，会阻止后焊焊缝在横向的自由膨胀，使其产生横向的塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固焊缝的限制而产生横向拉应力，同时在先焊部分的焊缝内产生横向压应力。横向收缩引起的横向应力与施焊方向及先后次序有关，焊缝的横向残余应力是上述两种原因产生的应力的合成。
3.沿焊缝厚度方向的残余应力
在厚钢板的连接中，焊缝需要多层施焊。因此，除有纵向和横向残余应力之外，沿厚度方向还存在着残余应力。这三种应力可能形成比较严重的同号三轴应力；会大大降低结构连接的塑性。这就是焊接结构易发生脆性破坏的原因之一。
以上分析是焊件在无外加约束情况下的焊接残余应力。若焊件施焊时处在约束状态，如采用强大夹具或焊件本身刚度较大等，焊件将因不能自由伸缩变形而产生更大的焊边残余应力，且随约束程度增加而增大。
如果想要解决残余应力和焊接变形的问题最好的办法是振动时效啊，没有 热时效那么麻烦而且还能消除95%以上的残余应力，华云家的就不错，你可以看一下。。。

⑷ 盲孔法测焊接残余应力后如何计算纵向残余应力和横向残余应力

首先，肯定是用测量所得的strain来计算resial stress的。我不明白你所谓的“根据得到的应力”是什么意思。

这里有两篇很有用的文章，不知道你能不能打开：

1. https://sites.google.com/site/temfemguy/research/resial-stress-in-aluminium-forgings/resial-stress-determination---hole-drilling-strain-gauge-method

2. http://www.vishaypg.com/docs/11053/tn503.pdf

总计了一下，基本就是讲怎么将测量所得strain，用于计算resial stress。你用的是through hole还是blind hole，如果是blind hole还需要进行公式修正。简单来讲，这个是用Rosette strain gauge测量的，最方便的了，但是涉及到三个strain1,2,3:

其中的系数A,B是需要实现计算或者校准所得的，和你所用的strain gage和材料有关。所得的stress (max, min)就是principle stress。对于焊缝来说，一般平行于焊缝的应力较大。如果你的焊缝较小的话，用hole-drilling method还是比较困难的。如果用x-ray diffraction的方法可能更好。而且对于焊接件，从表面到心部的stress gradient较大，需要当心处理stress relaxation的计算。SAE相关的手册里面也有提及。

当然，如果只是粗略计算一下的话，用前面提到的rosette gage的方法是最方便的了。希望我的回答能有帮助。

⑸ 焊接残余应力是怎么产生的，焊接应力如何消除

焊接残余应力产生条件：
焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。
焊接残余应力消除方法：
1、利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力，焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。
2、利用预热法来控制焊接残余应力
构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。

3、利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力

焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。

4、利用高温回火来消除焊接残余应力

由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。

4、整体高温回火 将整个构件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉，这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。回火时间随构件厚度而定，钢按每毫米壁厚l~2min计算，但不宜低于30min，不必高于3h，因为残余应力的消除效果随时间迅速降低，所以过长的处理时间是不必要的。
5、局部高温回火 只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火，此方法设备简单，常用于比较简单的、刚度较小的构件，如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。
6、利用温差拉伸法来消除焊接残余应力
温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同，主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。

温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热，在焊炬后面一定距离，用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高(峰值约为200℃)、焊接区温度低(约为100℃)的温度差。两侧金属受热膨胀对温度较低的区域进行拉伸，这样就可消除部分残余应力。据测定，消除残余应力的效果可达50%~70%。

7、利用振动法来消除焊接残余应力
构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。

⑹ 焊接残余应力的介绍

焊接应力分为焊接瞬复时制应力和焊接残余应力，焊接瞬时应力足够大时会导致焊接过程中的变形这也就是为什么焊接时采用工装固定还有合理的焊接工艺的原因；焊接残余应力是熔池金属冷却凝固以及热响应区金属冷却产生的应力，他一般会造成焊接冷却后的问题，比如焊接开裂，应力腐蚀，后期变形的问题，所以采取退火热处理消除应力。热处理消除应力也存在问题，构件结构复杂的、复合材料焊接的等均不方便采取热处理，豪克能焊接应力消除设备，可以代替热处理进行焊接残余应力的消除！！

⑺ 焊接残余应力怎么分析，有哪些方面

焊件在焊接过程中，热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限（Yield strength），以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 这样，焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。 焊接残余应力，是焊接工程研究领域的重点问题。涉及焊接的各种工程应用中，都十分关注残余应力的影响。例如，在土木工程领域，对于钢结构焊接连接，残余应力对结构的疲劳性能，稳定承载力等均有影响。 焊接应力有暂时应力与残余应力之分。暂时应力只在焊接过程中一定的温度条件 下存在，当焊件冷却至常温时，暂时应力即行消失。焊接残余应力是指焊件冷却后残留在焊件内的应力。从结构的使用要求来看，焊接残余应力有着重要意义。残余应力按其方向可分为纵向、横向和沿厚度方向的应力三种。 1.纵向焊接残余应力 焊接过程一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场， 焊缝及附近温度最高，可达1600℃以上，其邻近区域则温度急剧下降。不均匀的温度场将产生不均匀的膨胀。焊缝及附近高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低，膨胀较小的钢材的限制，产生了热状态塑性压缩。焊缝冷压时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩得比原始长度稍短，这种缩短变形受到焊缝两侧钢材的限制，使焊缝区产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力以常达到钢材的屈服强度。焊接残余应力是荷载未作用时的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区域应力。用三块剪切下料的钢板焊成的工字形截面，纵向焊接残余应力分布。 2.横向残余应力 横向残余应力产生的原因有：①由于焊缝纵向收缩，两块钢板趋向于外弯成弓形的趋势，但在实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是在焊缝中部将产生横向拉应力，而在两端产生横向压应力。②焊缝在施焊过程中，先后冷却的时间不同，先焊的焊缝已经凝固，且具有一定的强度，会阻止后焊焊缝在横向的自由膨胀，使其产生横向的塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的收缩受到已凝固焊缝的限制而产生横向拉应力，同时在先焊部分的焊缝内产生横向压应力。横向收缩引起的横向应力与施焊方向及先后次序有关，焊缝的横向残余应力是上述两种原因产生的应力的合成。 3.沿焊缝厚度方向的残余应力 在厚钢板的连接中，焊缝需要多层施焊。因此，除有纵向和横向残余应力之外，沿厚度方向还存在着残余应力。这三种应力可能形成比较严重的同号三轴应力；会大大降低结构连接的塑性。这就是焊接结构易发生脆性破坏的原因之一。 以上分析是焊件在无外加约束情况下的焊接残余应力。若焊件施焊时处在约束状态，如采用强大夹具或焊件本身刚度较大等，焊件将因不能自由伸缩变形而产生更大的焊边残余应力，且随约束程度增加而增大。 如果想要解决残余应力和焊接变形的问题最好的办法是振动时效啊，没有 热时效那么麻烦而且还能消除95%以上的残余应力，华云家的就不错，你可以看一下。。。

⑻ 焊接残余应力对结构工作的影响

一、焊接应力对结构制造的影响
焊接应力达到一定水平时，在一定条件回下（温度答、组织、结构刚度、拘束度等），将成为在结构中引起产生各种热裂纹和冷裂纹的因素之一。因此，减小和控制焊接应力已成为避免和控制焊接裂纹的一项重要手段之一。
二、焊接应力对结构使用的影响
1、在工作载荷作用下，较大的拉伸残余应力与工作载荷叠加，使焊接接头实际承受的应力水平提高。而当总的应力水平超过材料的屈服点时，将在焊接接头处产生塑性变形，从而消耗掉材料的一部分塑性。
2、当焊接结构中存在的三向拉伸残余应力（如在厚壁结构的焊接接头区，立体交叉焊缝的焊接区，或存在焊接缺陷的区域等）时，则材料的塑性降低，易使物件断裂。
3、在工作载荷，特别是在交变载荷作用下，由于存在较高的拉伸残余应力，焊件结构在长期使用后，由于残余应力的释放会产生一定程度的变形。
4、在承受静载荷或低周疲劳载荷作用时，在一定条件下，会导致低应力脆性事故的发生。

⑼ 焊接残余应力的特点

怎么说呢
焊接的时候焊缝区的温度是很高的，热胀的时候非焊缝区就对内焊缝区有一个挤压的力。容而焊缝区冷却后呢
因为冷却后温差远远没有施焊时那么大
所以总的来说
焊缝区是受压的。对一块板来说
他的内力肯定是自相平衡的
所以两边是受拉的。