焊接结构学〔绪论〕.ppt

1.1焊接结构的特点 焊接结构也存在如下不足之处: (1)存在较大的焊接应力和变形 由于焊接过程是一个局部不均匀加热的过程，不均匀的温度场会导致热应力的产生，并由此造成残余塑性变形和残余应力，以及引起结构变形。由此而引发的工艺缺欠会影响到结构的刚度、强度和稳定性，从而导致结构承载能力降低。为避免这类问题，常需要进行消除应力处理和校正变形，因而会增加工作量和生成本产本。 （2）对应力集中敏感 焊接结构具有整体性，其刚度大，焊缝的布置、数量和次序等都会影响应力分布，并对应力集中敏感，而应力集中是疲劳、脆断等破坏的起源，因此在焊接结构设计时要妥善处理。 （3）焊接接头性能不均匀 热作用，铸造组织。焊接接头在成分、组织和性能上都是一个不均匀体。 1.2 构件焊接性 1.构件焊接性分析 与“材料焊接性”相比，构件焊接性的含义更广泛，它可以包含: “材料的焊接适应性”、 “设计的焊接可靠性” 和 “制造的焊接可行性” 。 如图1-1所示。 焊接残余应力和焊接变形是焊接性 的重要组成部分，它影响到冷、热裂纹的 产生，影响使用性能并妨碍制造过程。 2.影响构件焊接性的因素 2.影响构件焊接性的因素 从狭义上来说，焊接性可理解为所需求的强度性能、焊接接头的强度受到化学分成或温度循环等主要影响因素的支配，而这些因素又受到如焊缝类型，或预热温度等的影响，强度行为可用一些主要的或物理特征值来描述，而这些特征值又可能涉及另一些次要的或工艺的特征值，下图为一张仅限于影响强度性能的不完全的可变因素图，由此，可看出“焊接性”的复杂性。 2.影响构件焊接性的因素 总结 焊接结构的性能和质量涉及到三个主要方面 : 热场(温度场)、应力和变形场以及显微组织状态场。 其对应的基本理论分别为热学 (传热学)、力学 (流体力学、材料力学、弹塑性力学、断裂力学)和金相学 (金属学、冶金学、金属力学性能等)。 显微组织状态场是焊接冶金学课程中重点要解决的问题应力和变形场以及结构强度等问题则是焊接结构学课程的主要内容；而热场问题，一直是我国焊接专业本科教学活动中的一个薄弱环节。随着对焊接过程研究工作的不断深人，以及有限元数值模拟技术的不断发展和完善，焊接温度场这一研究焊接过程的重要基础性问题的教学工作已经显得非常重要。 * * 授课教师：王佳杰 授课时间：2010年秋季学期 所在单位：材料与化学工程系 焊接结构学 自我简介 1975年8月出生 职称：工程师 资质：国际焊接工程师、ISO国际质量认证内部审核员及中国金属材料金相检验员 2008年3月-至今 攻读哈尔滨工业大学焊接博士研究生 负责参与省部级科研课题项目三项,约500万 负责和参与实际工程项目，约1000万 在EI及国家核心期刊发表过的论文10余篇 科研成果荣获省部级一等奖一项，三等奖一项 论文荣获省三等奖一项 课程教学大纲的介绍-课程主要内容 1.绪论 焊接结构的特点 构件焊接性含义 失效事故危害性的概述 2.焊接热过程 介绍基本概念及基本原理 焊接温度场及焊接热循环 3.焊接应力与焊接变形 内应力的产生 焊接应力与变形的形成过程 焊接应力与变形的类型 焊接应力与变形的测量和调控 4.焊接接头 焊接接头的一般性能 焊接接头工作应力分布和工作性能 焊接接头的静载强度计算 5.焊接结构的脆性断裂 金属材料断裂及其影响因素 材料断裂的评定方法 焊接结构抗裂和止裂评定方法 预防焊接结构脆断的措施 课程教学大纲的介绍-课程主要内容 6.焊接接头与结构的疲劳强度 疲劳失效特征 疲劳试验及疲劳图 疲劳强度的物理过程和断口特征 疲劳强度的计算标准 影响疲劳强度的因素 提高焊接接头疲劳强度的措施 断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的应用 7.焊接结构的类型及其力学特点 焊接结构的基本类型 焊接结构的力学特征 焊接结构事例分析 8.焊接结构设计 焊接结构设计的一般原则 焊接结构设计实例 9.焊接结构的失效分析(补充的内容) 失效分析的思路与分析方法 焊接结构失效特征及分析 焊接缺欠的评定实例 课程教学大纲的介绍-主要参考文献 《焊接结构学》方洪渊编著，机械工业出版社，2008.4 《焊接工程师》方洪渊编著，机械工业出版社，2008.4 《焊接工程缺欠分析与对策》陈伯蠡编著，机械工业出版社，1998.1 《焊接结构断裂行为及评定》霍立兴编著，机械工业出版社，2000.6 《断裂韧性测试》褚武扬等编著，科学出版社，197