一、焊接結構的特點
焊接結構的特點包括：
（1）焊接結構的應力集中變化範圍比鉚接結構大。
因為焊接結構中焊縫與基本金屬組成乙個整體，並在外力作用下與它一起變形。因此焊縫的形狀和布置必然影響應力的分布，使應力集中在較大的範圍內變化。從而嚴重影響結構的脆斷和疲勞。
（2）焊接結構有較大的殘餘應力和變形
絕大多數焊接方法採用區域性加熱，故不可避免會產生內應力和變形。焊接應力和變形不但容易引起工藝缺陷，而且影響結構的承載能力，此外還影響結構的加工精度和尺寸穩定性。
（3）焊接結構具有較大的效能不穩定性
由於焊縫金屬的成分和組織與基本金屬不同，以及焊接接頭所經受的不同熱迴圈和熱塑性應變迴圈，焊接接頭不同區域具有不同效能，形成乙個不均勻體。
（4）焊接接頭的整體性
這是區別於鉚接結構的乙個重要特性，一方面賦予焊接結構高密封性和高剛度，另一方面由帶來了問題，例如止裂效能差。
二、影響脆性斷裂的因素
（一）應力狀態的影響
（1）不同的應力狀態：如果最大正應力首先達到正斷抗力，則發生脆性斷裂，如果剪應力先達到屈服極限，則產生塑性變形，形成塑性斷裂，達到剪斷抗力時，產生剪斷。
（2）不同材料同一應力狀態。
（3）缺口效應：雖然整個結構件處於單軸拉伸狀態，但由於其區域性設計不佳或存在缺陷導致出現三軸應力狀態的缺口效應。
（二）溫度的影響
隨著溫度的降低，出現脆性斷裂的傾向變大。脆性轉變溫度越低，可使用溫度範圍越大，材料抗脆斷能力好。
（三）載入速率的影響
提高載入速率會促使材料脆性破壞。當有缺口時，由於缺口處有應力、應變集中，缺口擴充套件速率增大，導致脆性斷裂的發生。
（四）材料狀態的影響
（1）厚度的影響：厚度增大，脆斷傾向增大。
原因：a、厚板在缺口處易形成三軸拉應力，因為厚度方向的收縮和變形受到限制，形成所謂的平面應變狀態，使材料變脆。
b、冶金因素：厚板軋制次數少，終軋溫度高，組織疏鬆，內外層均勻性差。
（2）晶粒度影響：晶粒越細，脆性—延性轉變溫度越低。
（3）晶格結構：麵心立方晶格較好。
（4）化學成分：c、n、o、h、s、p增加脆性，mn、ni、cr、v適量加入有助於減少脆性。
三、消除殘餘應力的措施
（一）焊前和焊接過程中：
1、設計方面：設計時避免焊縫密集交叉；盡量採用區域性減小剛度法。
2、合理施焊工藝：
（1）採用合理的焊接順序和方向：盡量使焊縫收縮自由，避免夾固狀態，先焊收縮量大的焊縫；先焊工作時受力較大的焊縫；在拼板時，先焊錯開的短焊縫，後焊直通直焊縫。
（2）採用反變形法。
（3）鎚擊或碾壓焊縫。
（4）在結構適當部位加熱使之伸長，使溫度場均勻。
（5）淬火傾向強的材料，焊前預熱，焊後緩冷。
（二）焊後消除殘餘應力的措施
1、熱處理法：
整體高溫回火是將整個焊接結構加熱到一定溫度，然後保溫一段時間，再冷卻。消除內應力的效果主要取決於加熱的溫度，材料的成分和組織，也和應力狀態，保溫時間有關。
區域性高溫回火處理是把焊縫周圍的乙個區域性區域進行加熱。由於其帶有區域性加熱的性質，效果不如整體處理，只能降低應力峰值，而不能完全消除。但可以改善焊接接頭的機械效能，僅限用於較簡單的焊接接頭。
2、機械拉伸法（過載法）
因為焊接殘餘內應力主要由於區域性壓縮塑性變形引起，而外載拉伸作用下產生的拉伸塑性變形與其方向相反，所以載入應力越高，壓縮塑性變形就抵消的越多，內應力也就消除的越徹底。
3、溫差拉伸法（低溫消除應力法）
也是利用拉伸來抵消焊接時所產生的壓縮塑性變形，本法採用區域性加熱的溫差來拉伸焊縫區。具體做法：在焊縫兩側各用乙個適當寬度的氧-乙炔焰矩加熱，在其後一定距離用乙個水管噴頭冷卻，兩者以相同速度向前移動，這樣就造成了乙個兩側溫度高，焊縫區溫度低的溫度場，兩側金屬受膨脹對溫度較低的區域進行拉伸。
4、振動法
試驗證明：當變載荷達到一定數值，經過多次迴圈載入後，結構中內應力逐漸降低，而且該方法裝置簡單、價廉、處理成本低、時間短，沒有高溫回火金屬氧化問題。
5、**法
四、疲勞斷裂與解理斷裂其巨集、微觀斷口特徵
疲勞斷裂巨集觀斷口有疲勞源、擴充套件區和瞬間斷裂區，擴充套件區呈海灘波紋狀、貝殼狀花紋；微觀斷口為每一次應力迴圈將在斷裂表面產生一道輝紋。
解理斷裂的巨集觀斷口平整，有金屬光澤，呈現放射狀人字紋花樣，人字紋尖鋒指向裂紋源，其微觀特徵形態為河流花樣（河流匯合方向為裂紋擴充套件方向）、舌狀花樣、扇形花樣等。
五、對接接頭坡口選擇的原則
對接接頭坡口型式的選擇主要取決於板材厚度、焊接方法和工藝過程，必須考慮：
1、焊接材料的消耗量，同等厚度的接頭，採用x型坡口比v型坡口能省較多材料。
2、可焊到性：要根據構件能否翻轉及難易，及內外兩側的焊接條件而定。
3、坡口加工難易：v型和x型坡口可用氣割或等離子切割，亦可用機械切削加工；但u型和雙u型坡口一般需用刨邊機加工。
4、焊接應力和變形。採用不適當的坡口型式容易產生較大的焊接變形。
六(七)、殘餘變形的型別。若兩寬不等，中等厚度平板對焊，焊後產生哪些變形？
焊接殘餘變形大致可分為七類：
1、縱向收縮變形；
2、橫向收縮變形；
3、撓曲變形；
4、角變形；
5、波浪變形；
6、錯邊變形；
7、螺旋形變形；
兩寬度不等，中等厚度平板對接，焊後會產生：
1、縱向收縮變形；
2、橫向收縮變形；
3、撓曲變形；
4、角變形。
七（八）、橫向殘餘應力產生原因及分布特徵
橫向殘餘應力分為兩個組成部分：乙個是由於焊縫及其附近的塑性變形區的縱向收縮引起的，用σy』表示；另乙個是由於焊縫及其附近的塑性變形區的橫向收縮的不同時性引起的，用σy』』表示。
以對接接頭為例，σy』和σy』』的分布
σy』：焊縫兩端為壓應力，中心部分為拉應力，如圖所示，並且應力值的大小受焊縫長度影響，彎曲變形趨勢越小。
σy』』:分布與焊接方法、分段方法以及焊接順序有關，先焊先收縮，後焊後收縮，後收縮部分受到先收縮部分的阻礙，因而形成了後焊的受拉，先焊的受壓。
八（十）、角焊縫強度按剪應力τ』計算，焊縫計算高度a=k/1.414=0.7k
解：[p]=[τ』]*0.7k*2*l=100*0.7*10*2*100=140(kn)
九（六）、影響疲勞強度的因素及提高疲勞強度的措施
影響疲勞強度的因素有：
1、應力集中的影響：
（1）結構的區域性設計使應力集中係數變大，從而降低疲勞強度。
（2）接頭形式：對接焊縫由於形狀變化不大，因此它的應力集中比其他形式接頭要小，但過大餘高和過渡角會增加應力集中，使接頭疲勞強度下降；丁字接頭過渡處有明顯的截面變化，其應力集中係數要比對接接頭的應力集中係數高；搭接接頭的疲勞強度是最低的。
（3）焊接缺陷：其影響程度取決於缺陷種類、尺寸、方向和位置。平面型大於體積型，表面缺陷、位於殘餘拉應力場內的缺陷、位於應力集中區的缺陷和與作用力方向垂直的缺陷影響大。
2、近縫區金屬效能變化的影響
低碳鋼、低合金鋼近縫區金屬機械效能的變化對接頭疲勞強度影響較小；對於高組配即軟夾硬的焊接接頭，力學效能不均勻性對接頭疲勞強度基本沒有影響，而低組配即硬夾軟的焊接接頭，疲勞強度取決於夾層尺寸。
3、殘餘應力的影響
構件中存在殘餘拉應力時，平均應力增大，極限應力幅降低，構件的疲勞強度降低。相反，存在殘餘壓應力時，構件疲勞強度提高。
4、材料效能的影響
當不存在應力集中時，σ越高，疲勞強度σr越高。
5、結構尺寸：對於大件，疲勞強度相對較低。
提高疲勞強度的措施：
1、降低應力集中
（1）採用合理的構件結構形式，減少應力集中，提高疲勞強度。
（2）盡量採用應力集中係數小的焊接接頭，如對接接頭。
（3）採取綜合措施提高角焊縫接頭的疲勞強度，如合理選擇角接板形狀，焊縫根部保證熔透等。
（4）開緩和槽使力線繞開焊縫的應力集中處。
（5）採用表面機械加工方法，消除焊縫及其附近的各種刻槽。
（6）也可採用電弧整形法使焊縫與基本金屬間平滑過渡。
2、調整殘餘應力場
（1）整體處理
對於迴圈應力較小或應力迴圈係數較低，應力集中較高時，退火往往有利；超載預拉伸法可以提高接頭的疲勞強度。
（2）區域性處理
採用區域性加熱或擠壓可以調節焊接殘餘應力場，使應力集中處產生殘餘壓應力，提高疲勞強度。
3、改善材料的機械效能
表面強化處理，用小輪擠壓或用錘輕打焊縫及表面過渡區，或噴丸處理焊縫區，都可以提高接頭的疲勞強度。因為材料經過這種處理後，不但形成有利的表面壓應力，而且使材料區域性加工強化，因而可以提高疲勞強度。
4、特殊保護措施
採用一定的保護塗層，如在應力集中處塗上加填料的塑料層。
十（九）、脆斷傾向的焊接結構應注意哪些原則？
1、正確選用材料
選擇材料的基本原則是既要保證結構的安全使用，又要考慮經濟效果。一般地說，應使所選用的鋼材和焊接用填充金屬保證在使用溫度下具有合格的缺口韌性，其含義是：
（1）在結構工作條件下，焊縫、熱影響區、熔合線的最脆部位應有足夠的抗開裂效能，母材應具有一定的止裂效能。
（2）隨著鋼材強度的提高，斷裂韌性和工藝性一般都有所下降。因此，不宜採用比實際需要強度更高的材料。特別不應該單純追求強度指標，忽視其它效能。
2、採用合理的焊接結構設計
設計有脆斷傾向的焊接結構，應當注意以下幾個原則：
（1）儘量減少結構或焊接接頭部位的應力集中
（2）在滿足結構的使用條件下，應當儘量減少結構的剛度，以期降低應力集中和附加應力的影響。
（3）不採用過厚的截面。通過降低許用應力值來減少脆斷的危險性是不恰當的，因為這樣做的結果將使厚度過分增大，而增大厚度會提高鋼材的轉變溫度、降低其斷裂韌性值，反而容易引起脆斷。
（4）對於附件或不受力焊縫的設計，應和主要承力焊縫一樣給予足夠重視。因為脆性裂紋一旦由這些不受到重視的接頭部位產生，就會擴充套件到主要受力的元件中，使結構破壞。
（5）減少和消除焊接殘餘拉伸應力的不利影響。
3、用斷裂力學方法評定結構安全性
為防止焊接結構的脆斷，還應加強對結構製造質量的監督，採用多種方法進行質量的無損檢驗。對一些重要裝置應該定期進行質量檢查，甚至在使用期間不間斷地進行監控—如聲發射監測。檢查時發現的缺陷可能是製造時產生的，也可能是使用中產生的。
有些缺陷難以修復，或在修復過程中可能引起新的問題使修復工作得不償失。在這種情況下進行缺陷嚴重性的評定十分重要。
焊接結構習題
一 焊接結構的特點 焊接結構的特點包括 1 焊接結構的應力集中變化範圍比鉚接結構大。因為焊接結構中焊縫與基本金屬組成乙個整體，並在外力作用下與它一起變形。因此焊縫的形狀和布置必然影響應力的分布，使應力集中在較大的範圍內變化。從而嚴重影響結構的脆斷和疲勞。2 焊接結構有較大的殘餘應力和變形 絕大多數焊...
2019焊接結構複習題
一 填空題 1 焊接結構具有較大效能不均勻性主要表現 2 焊接殘餘應力是由於引起的。3 長板條在單邊邊加熱過程中長板條彎曲方向，4 縱向收縮與構件截面及焊縫長度的關係 5 縱向應力的分布形狀為 6 焊逢的基本形式有 7 為保證焊接結構的抗脆斷效能，在結構設計時不等厚截面對接過渡方式，兩平行焊縫間離 ...
焊接結構複習題自己整理
焊接結構課複習題 第一章序論 1.什麼是焊接結構?它有何優缺點?答 全焊結構，鉚焊接構，栓焊結構3種結構的總稱就叫焊接結構。焊接結構的優點 1 連線效率高2 水密性和氣密性好3 重量輕4 成本低 製造周期短5 厚度不受限制 缺點 1.應力集中變化範圍大2.有較大的應力和變形3.有較大的效能不均勻性，...