焊接结构力学讲演稿电教幻灯片PPT文档格式.ppt

焊接结构力学讲演稿电教幻灯片PPT文档格式.ppt

《焊接结构力学讲演稿电教幻灯片PPT文档格式.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接结构力学讲演稿电教幻灯片PPT文档格式.ppt（297页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1012学时学时焊接结构强度：

焊接结构强度：

焊接结构的静载强度焊接结构的静载强度自学；

自学；

焊接结构的脆性断裂焊接结构的脆性断裂4学时；

学时；

焊接结构的疲劳破坏焊接结构的疲劳破坏4学时。

学时。

4、主要教学参考书【1】田锡唐主编.焊接结构北京:

机械工业出版社,1996【2】焦馥杰主编.焊接结构分析基础上海科技文献出版社,1998【3】中国机械工程学会焊接学会编焊接手册（第三卷），焊接结构北京:

机械工业出版社,1992【4】方洪渊主编.焊接结构学北京:

机械工业出版社，2005【5】贾安东著焊接结构生产与设计天津:

天津大学出版社,1987第一章绪论本章提要本章提要：

本章主要介绍焊接结构的应用特点及其在工业生产与经济建设中的地位。

掌握要点掌握要点：

1、焊接结构自身的优点与焊接工艺优势焊接结构自身的优点与焊接工艺优势；

2、焊接结构应引起充分注意的问题！

焊接结构应引起充分注意的问题！

1.1焊接结构应用的广泛性焊接结构应用的广泛性工业地位1.1.1焊接结构的用钢量指标用钢量指标比较用钢量比率用钢量比率（焊接结构用钢量焊接结构用钢量/钢的总产量钢的总产量）100%100%a.美、德、日、英等发达国家5055；

b.我国目前水平已达4045%.可见，焊接结构用钢量比率之大！

第一章绪论焊接结构用钢量焊接结构用钢量80年代工业发达国家（日本、美国、德国）约为45%，我国约为25%。

2005年中国焊接结构用钢量为37%,工业发达国家达到50%以上。

同年钢产量达到3.49亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费国，而焊接结构的用钢量也突破1.3亿吨。

人均钢产量90年代重工业成熟国家人均钢产量为600kg/p.y，我国钢产量突破6000万t，人均55kg/p.y。

2006年世界钢产量为12.39亿t，我国钢产量为4.2亿t，占全世界钢产量的34%，人均300kg/p.y。

2010年我国钢产量将达到5亿t左右，同时我国正在努力从钢材大国向钢材强国的方向发展。

1.1.2焊接结构的分类、应用领域焊接结构的分类、应用领域梁柱桁架和塔桅结构板壳结构运输装备用板壳结构机器结构第一章绪论1.1.2焊接结构的分类、应用领域焊接结构的分类、应用领域汽车、铁路车辆、船舶、航空、航天、锅炉、压力容器、石油化工、建筑、公交、家电、电子、核能、军工等诸多领域都有应用。

可见焊接工程师也会大有用武之地！

第一章绪论焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域埋弧焊埋弧焊自动焊接锅炉汽包自动焊接锅炉汽包焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域水电装备三峡水利枢纽的应用导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座等其中马氏体不锈钢转轮直径10.7m高5.4m重440t，为世界最大的铸焊结构转轮焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域加氢反应器2005年底由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化装置的加氢反应器，直径5.5m长62m厚337mm重2060t，为当今世界最大、最重的锻焊结构加氢反应器采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5天。

焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域神舟7号飞船航天员活动的返回舱和轨道舱都是铝合金的焊接结构，而焊接接头的气密性和变形控制是焊接制造的关键。

焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域国家大剧院的椭球型穹顶是世界最重的钢结构穹顶；

奥林匹克主体育场的鸟巢式钢结构重5万吨，是世界之最。

焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域杭州湾大桥为全焊钢结构斜拉桥。

西气东输的管线长4000km，是中国第一条高强钢（X70）大直径长输管线，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板焊形式的焊接管。

焊接结构应用的领域焊接结构应用的领域船体是典型的板焊结构。

2005年总吨位12121万吨，占世界造船总量的17%，居于日、韩之后，稳居世界第三位，正向年产2500万吨的世界水平迈进。

第一章绪论焊接结构制造工艺特点及前景展望从“十一五”规划的二十项国家重大技术装备的研制项目可以看出，在百万千瓦级核电机组、超超临界火力发电机组成套设备、高水头超大容量水电机组、大型抽水蓄能机组、3060万瓦级循环硫化床（CFB）锅炉的成套技术装备、百万吨级大型乙烯成套设备、百万吨级大型对苯二甲酸成套设备、大型煤制气成套设备以及大型煤矿综合采掘成套技术与装备中，焊接制造都是关键制造工艺之一。

由此可见，焊接在国民经济发展和国防建设中具有非常重要的地位和作用。

从事焊接生产工作前景远大。

第一章绪论1.2焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势重量轻：

减少材料消耗-比铆接轻1520%，比铸件轻5060%整体性：

具有高刚性：

整体刚性强，传力特性好高致密性：

气密性好，可制造高压容器1.2焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势接头等强性：

焊缝与母材不同质，强度不同结构材质好，材料利用率高合理利用材料：

异种材料焊接，合金锯条、容器衬里、硬质合金刀具、金刚石钻具、挖煤机械、仿生非光滑犁壁、自动控制记忆合金、喷涂、堆焊1.2焊接结构的优点焊接结构的优点技术优势技术优势工艺灵活，适应性强大型复杂结构采用分部件装焊、现场装焊-船舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁特殊产品空心球、水箱、电子束焊加工齿轮、水泥电线杆工艺方法灵活，选择范围宽；

工艺方法灵活，选择范围宽；

操作位置及焊操作位置及焊接方法接方法成本低廉，质量可靠。

第一次课结束（未上完）1.3焊接结构的特点焊接结构的特点扬长避短扬长避短

（1）存在严重的应力集中）存在严重的应力集中

（2）必然产生残余应力和变形）必然产生残余应力和变形（3）接头存在性能不均匀性）接头存在性能不均匀性（4）接头止裂性差）接头止裂性差第一章绪论1.4焊接结构的可靠性焊接结构的可靠性焊接结构的可靠性焊接结构的可靠性材料焊接性结构工艺性结构性能第一章绪论质量管理体系焊接结构的使用安全性使用安全性应综合考虑到：

产品设计、生产制造、产品检验、生产应用、产品设计、生产制造、产品检验、生产应用、保养维护保养维护等各个环节等各个环节！

无论结构的设计、制造、检测部门，无论结构的设计、制造、检测部门，还是结构的使用部门，都要有强烈的质量还是结构的使用部门，都要有强烈的质量意识并且有严格的质量管理体系作为保障！

意识并且有严格的质量管理体系作为保障！

哪个环节有疏漏都可能造成严重的经济损哪个环节有疏漏都可能造成严重的经济损失。

有时甚至是灾难性的！

失。

结束语第一章结束！

第二章焊接应力与变形内容提要：

本章是全课程的重点和难点！

要求掌握：

1.焊接应力与变形的基本知识和分类方法；

2.焊接应力与变形的产生机理与影响因素；

3.焊接应力与变形的预防及控制措施；

4.焊接变形的矫正与焊接应力的消除方法。

2.1焊接应力与变形的基本知识2.1.1内应力的概念内应力定义指在无外力无外力作用作用下平衡平衡于物体内部的应力。

内应力特点特点拉压共存；

拉压平衡；

在应力分布图上至少有3块面积。

内应力别名初始应力，锁定应力，固有应力、反作用应力等。

内应力举例铸件，焊接件，铆接件等都存在内应力铸件，焊接件，铆接件等都存在内应力铸件中的内应力分布yx受压区受压区受拉区铆接件中的内应力分布y铆钉铆钉工件x内应力分布焊接件中内应力的分布特点：

中心区域受拉；

两边区域受压。

xy内应力是一种普遍存在的现象思考：

1、菜板为什么会裂？

2、钢筋混凝土预制构件中有无内应力？

3、熟好的西瓜为什么容易裂开？

4、腹部有未愈合伤口的人为什么不敢直腰？

2.1.2焊接应力的分类按产生原因分为按产生原因分为:

（1）热应力热应力（又称温度应力又称温度应力）由于焊件经受了不由于焊件经受了不协调的热变形所致。

协调的热变形所致。

（2）相变应力相变应力由于焊缝区不均匀的相变，引起由于焊缝区不均匀的相变，引起焊缝及热影响区金属的比容变化所致。

焊缝及热影响区金属的比容变化所致。

（3）拘束应力拘束应力由于工件自身或外加夹具的拘束由于工件自身或外加夹具的拘束作用产生的内应力。

作用产生的内应力。

（4）凝缩应力凝缩应力因焊缝区液态金属冷凝收缩引起因焊缝区液态金属冷凝收缩引起的内应力。

的内应力。

（5）氢致集中应力氢致集中应力因焊缝区的扩散氢在晶界或因焊缝区的扩散氢在晶界或显微缺陷处聚集而形成氢压所致的内应力。

显微缺陷处聚集而形成氢压所致的内应力。

按产生时序分为：

瞬时应力焊接过程不断变化着的动态内应力。

焊接过程不断变化着的动态内应力。

残余应力焊后，残留于工件中的内应力焊后，残留于工件中的内应力。

按作用范围分为：

宏观内应力作用范围可以工件来比量作用范围可以工件来比量。

微观内应力作用范围可用晶粒尺寸来比量作用范围可用晶粒尺寸来比量。

超微观内应力作用范围可用晶格尺寸来比量。

作用范围可用晶格尺寸来比量。

2.1.2焊接应力的分类按应力状态分为：

单向应力又称线应力线应力，存在于窄板条窄板条结构结构；

双向应力又称平面应力平面应力，存在于薄板薄板结构结构；

三向应力又称体积应力体积应力，存在于厚板厚板结构结构。

三向应力的符号表示：

x,y,z。

x纵向应力纵向应力，即平行焊缝方向的内应力；

，即平行焊缝方向的内应力；

y横向应力横向应力，即垂直焊缝方向的内应力；

，即垂直焊缝方向的内应力；

z板厚方向的应力板厚方向的应力，即垂直焊缝平面的内应力。

，即垂直焊缝平面的内应力。

2.1.2焊接应力的分类焊接应力的分类2.1.3焊接变形及其分类焊接变形及其分类焊接变形焊接变形焊接工艺过程导致的工件尺寸或形状焊接工艺过程导致的工件尺寸或形状的改变。

的改变。

焊接变形的分类：

瞬时变形即指焊接过程中工件的即指焊接过程中工件的动态动态变形；

变形；

残余变形焊后，残留于工件中的变形。

焊后，残留于工件中的变形。

瞬时变形是一个过程；

残余变形是最终结果。

按焊接变形的形貌分为：

纵向收缩L工件在焊缝方向的尺寸缩短行为；

工件在焊缝方向的尺寸缩短行为；

横向收缩B在垂直焊缝方向的尺寸缩短行为；

在垂直焊缝方向的尺寸缩短行为；

角变形工件的平面围绕焊缝轴线产生的角位移；

工件的平面围绕焊缝轴线产生的角位移；

波浪变形薄板工件在板平面上产生的凸凹不平薄板工件在板平面上产生的凸凹不平；

弯曲变形工件轴线产生的挠曲变形；

扭曲变形工件整体产生的螺旋变形；

焊接错边工件的坡口两侧母材产生局部不平。

2.1.3焊接变形及其分类收缩变形纵向、横向角变形波浪变形失稳变形弯曲变形扭曲变形错边变形焊接变形的几点说明11区别区别伪波浪变形伪波浪变形与真正与真正波浪变形波浪变形的本质不同；

的本质不同；

22注意注意焊接错边与装配错边焊接错边与装配错边的本质不同；

33注意分析各种变形的产生原因及相互关系。

注意分析各种变形的产生原因及相互关系。

解释与提示：

伪波浪变形的本质伪波浪变形的本质是：

是：

角变形的连续角变形的连续表象；

表象；

真正波浪变形本质真正波浪变形本质是：

薄板是：

薄板受压失稳受压失稳行为；

行为；

它们都是构件它们都是构件刚性不足刚性不足的表现形式。

的表现形式。

装配错边装配错边是机械是机械装配精度不足装