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材料成形理论基础
(材料成形原理）
主讲人：黄安国
材料成形理论基础
(连接成形原理部分）
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目录13.2焊接残余应力
CONTENTS
华中科技大学材料科学与工程学院
3.2.1残余应力的分布
把沿焊缝方向的应力称为纵向应力，用σx表示。垂直于焊缝方向的应力称
3.2.1残余应力的分布
为横向应力，用σy表示。沿板厚度方向的应力称为厚度向应力，用σz表示。
01纵向残余应力分布
对接接头中，由于端面是自由边界，其表面的应力为0，即截面0-0上的纵向应力σ＝0。随
x
着离端面的距离增加，纵向应力σ逐渐增大，如截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ，最后达到金属材料的屈服应
x
力σ，如截面Ⅲ-Ⅲ。由此可见，低碳钢长板条对接接头的纵向残余应力存在过渡区与稳定区。
s
焊缝各截面中的纵向应力分布
3.2.1残余应力的分布
3.2.1残余应力的分布
不同长度焊缝的对接接头中的纵向残余应力分布
当钢板的长度较短时，焊缝中的σ可小于σ。
maxs
不同长度焊缝中的纵向应力分布
3.2.1残余应力的分布
不同长度焊缝的对接接头中的纵向残余应力分布
圆筒上环形焊缝引起的纵向应力（即圆筒的切向应力）分布与圆筒的直径、
厚度有关，当圆筒的直径与厚度比较大时，纵向应力σ的分布与平板的情况类似
x
，如图所示。若圆筒的直径较小，纵向应力σ的值就有所降低。
x
圆筒上环形焊缝的纵向应力分布
3.2.1残余应力的分布
02横向残余应力的分布σ
y
横向残余应力的分布情况比较复杂。平板对接焊缝的应力
分布如图所示。
一是由于焊缝及附近
的塑性变形区的纵向收
缩引起的。
它由两个部分组成纵向收缩引起的横向应力σy的分布
二是由于焊缝及附近的
塑性变形区的横向收缩
不同时性引起的。
3.2.1残余应力的分布
由于焊缝有先焊和后焊之分，先焊的部分先冷却，后焊的部分后冷却。先冷
却的部分将限制后冷却部分的横向收缩，这样就形成了横向残余应力。横向残余
应力的分布与焊接方向、焊接的顺序有关，如图所示。
a—直通焊
b—从中间向两端焊不同焊接方
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