变形和应力范文

变形和应力范文（精选10篇）

变形和应力 第1篇

在焊接过程中, 由于焊接热源和焊接热循环的作用, 使焊件受热不均匀, 在焊件上产生不均匀的温度场, 导致焊件不均匀的膨胀与收缩, 从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。焊接应力的大小及分布与焊件材质、焊接方法、焊接结构、焊接工艺及外加的拘束程度等有关, 按照应力作用方向可分为单向力、双向应力、三向应力。薄板对接焊可认为双向应力;大厚度焊件的焊缝、丁字焊缝可认为三向应力, 即纵向应力、横向应力和厚度方向应力。三向应力使材料的塑性降低, 容易导致脆性断裂, 是一种最危险的应力状态。

2 焊接变形影响因素和控制措施

2.1 影响因素

(1) 焊缝截面积焊缝截面积越大, 冷却收缩时引起的塑性变形量越大, 焊缝截面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的, 而且是主要因素, 因此在被焊件厚度相同时, 破口尺寸越大, 收缩变形越大。

(2) 焊接线能量一般情况下, 焊接线能量大时, 加热的高温区范围越大, 冷却速度慢, 使塑性变形区增大, 焊接变形越大。

(3) 焊接方法管道焊接采用的方法不同, 线能量输入也不同。一般情况下, 埋弧焊的热输入量最大, 收缩变形量也最大, 手工电弧焊、氩弧焊热输入量相对较小。

(4) 焊接层数多层多道焊比单层焊焊接变形小, 因为多层焊接时, 每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多, 加热范围窄, 冷却快, 产生的收缩变形小得多, 而且每层焊道都对下一层焊道起到约束作用。

(5) 焊接接头形式。

2.2 控制焊接变形的措施

(1) 减小焊缝截面积, 尽量采用较小的焊缝尺寸, 厚板接头影选取工艺上焊缝金属少的破口形式。

(2) 预留收缩余量。根据理论计算和实践经验, 在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量, 以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。

(3) 热调整法。该法是减小焊接线能量, 缩小加热区, 或使不均匀加热或冷却尽可能均匀化, 已达到减小和控制焊接变形。采用从中央向两端焊接, 从中央向两端分段退焊法、跳焊法、对称焊、预热焊等, 均是利用使加热和冷却均匀化来减小、控制焊接变形的方法。采用小电流快速不摆动焊、多层多道焊等都是利用减小焊接线能量的方法缩小热影响区。

(4) 采用焊前反变形法控制焊后变形。

(5) 选择合理的焊接方法和规范。采用能量集中的热源和快速焊接方法, 可以减少变形, 如气体保护焊、等离子焊等代替手工电弧焊, 可以减小和控制变形。

(6) 采用刚性夹具固定法控制焊后变形。

(7) 组焊或安装焊缝较多的大型构件时, 采用合理的装配焊接顺序。把大型构件适当的分为几个部分, 分别装配焊接, 然后再拼接成整体, 可以减小焊接变形。

(8) 结构设计时, 在保证承载力的条件下, 尽量减小焊缝数量和长度, 尽量采用较小的焊缝尺寸。

3 焊接应力的控制措施

3.1 减小焊接应力的设计措施

(1) 设计上减小焊缝的数量, 减小焊缝的截面积和长度。焊缝避免应力集中, 避免交叉。

(2) 焊缝不要布置在高应力区及断面突变的地方。

(3) 采用刚性较小的接头形式, 使焊缝能自由收缩。

3.2 减小焊接应力的工艺措施

(1) 采用合理的焊接顺序和方向。 (1) 钢板拼接时应先焊接错开的短焊缝, 后直通焊缝, 如图3-4, 先焊焊缝1, 后焊2, 焊接长缝时, 采用由中央向两端施焊法, 焊接方向指向自由端。 (2) 应先焊收缩量较大的焊缝。 (3) 应先焊工作时受力较大的焊缝。

(2) 选择合理的焊接工艺参数焊接方法, 采用较小的线能量, 缩小焊缝区与结构整体之间的温差。

(3) 锤击焊道。在每道焊缝的冷却过程中, 用圆头小锤均匀锤击焊道, 使其产生塑性延伸变形, 抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。

(4) 利用预热法来控制焊接残余应力。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。

(5) 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。

4 焊后消除热应力的方法

(1) 利用高温回火热处理消除焊接残余应力, 它是将焊缝加热到一定的温度 (最高不能超过材料的相变点或钢材自身的回火温度) , 保温一段时间后缓慢冷却的过程。当钢材的温度升高时, 其屈服强度下降, 这样原有的弹性应变会成为塑性应变, 从而使应力松弛。

(2) 利用温差拉伸法消除焊接残余应力, 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, 乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动, 这样就形成了一个两侧温度高 (其峰值约为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, 抵消焊接过程中产生的压缩塑性变形, 这样可消除部分残余应力。据测定, 温差拉伸法可消除残余应力50%~70%。

(3) 利用机械接伸法来消除焊接残余应力

产生焊接残余应力的根本原因是焊件焊后产生了压缩残余塑性变形。因此, 焊后对焊件进行加载拉伸, 产生拉伸塑性变形, 它的方向和压缩残余变形相反, 结果使压缩残余变形减小, 因而焊件中的焊接残余应力亦随之同步减小。

机械拉伸消除应力法对于一些焊后需要进行液压试验的焊接容器、管道特别有意义, 因为液压试验时容器所承受的试验压力均大于容器的工作压力, 例如钢制压力容器其试验压力为容器工作压力的1.25倍, 所以容器在进行液压试验的同时, 对容器材料进行了一次相当于机械拉伸的膨胀, 从而通过液压试验, 消除了部分焊接残余应力。

(4) 利用振动法消除焊接残余应力

振动法是利用偏心轮和变速电动机组成的激振器使焊接结构发生共振产生循环应力, 可使焊接残余应力逐渐降低。

5 结语

在现场实际焊接中, 焊接变形和焊接应力的控制要根据现场条件、焊接结构、焊接工艺等情况进行具体的分析, 采用合理有效的焊接方法和控制措施, 以减小和消除焊接应力和焊接变形。

摘要：对压力容器和一般钢结构焊接中焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行了分析, 提出了控制焊接变形和消除焊接应力的措施。

关键词：焊接变形,焊接应力,控制措施

参考文献

[1]陈泰炜.压力容器焊后热处理技术[M].北京:中国石化出版社, 2002.[1]陈泰炜.压力容器焊后热处理技术[M].北京:中国石化出版社, 2002.

变形和应力 第2篇

力和变形模拟试题

本卷共分为2大题50小题，作答时间为180分钟，总分100分，60分及格。

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、要求不导电的水腐石面层应采用的料石是：(2011，60)A．花岗岩 B．大理石 C．白云岩 D．辉绿岩

2、涂膜防水层的平均厚度应符合设计要求，最小厚度不小于设计厚度的__倍。A．0．80 B．0．90 C．0．85 D．0．95

3、地面工程施工中，铺设整体面层时，水泥类基层的抗压强度不得小于__。A．6MPa B．1.0MPa C．1.2MPa D．2.4MPa

4、Ⅳ类光气候区的室外天然光临界照度是____ A：60001x B：55001x C：45001x D：40001x

5、住宅用户对地面进行二次装修，如采用20mm厚水泥砂浆上铺25mm厚花岗石面砖时，增加的荷载约占规范规定的楼面均布活荷载的百分之几（）.A．20% B．30% C．40% D．55%

6、在高级宾馆的造价中，土建工程与安装工程(含水、暖、空调、电气、电梯等)的比例约为：(2000，16)A．(85％-95％)：(5％-15％)B．(30％-40％)：(60％-70％)C．(70％-80％)：(20％-30％)D．50％：50％

7、下列同等材质的铝合金宙中单价(元／m2)最贵的是：(2007，10)A．双层玻璃推拉窗 B．单层玻璃推拉窗 C．中空玻璃平开窗 D．单层玻璃平开窗

8、建筑吊顶的吊杆距主龙骨端部距离不得超过（）A.300mm B.400mm C.500mm D.600mm

9、下列墙体不能作为高层建筑楼梯间的非承重墙的是（）A.100mm厚水泥钢丝网聚苯乙烯夹心墙板 B.120mm厚双面抹灰粘土空心砖墙 C.200mm厚粉煤灰硅酸盐砌块墙 D.100mm厚双面抹灰钢筋混凝土墙

10、当建筑装修确定后，关于通风、空调平面施工图的绘制要求，以下叙述正确的是：(2009,74)A．通风、空调平面用双线绘出风管、单线绘出空调冷热水、凝缩水等管道 B．通风、空调平面用单线绘出风管、双线绘出空调冷凝水，凝结水等管道 C．通风、空调平面均用双线绘出风管、空调冷凝水、凝结水等管道 D．通风、空调平面均用单线给出风管、空调冷凝水、凝结水等管道

11、裱糊的顺序是先______后______，先______后______。A．垂直；水平；大面；小面 B．垂直；水平；小面；大面 C．水平；垂直；大面；小面 D．水平；垂直；小面；大面

12、雅典卫城中采用了女像柱廊的是哪座建筑__ A．帕提农神庙 B．伊瑞克提翁神庙 C．卫城山门 D．胜利神庙

13、防水混凝土所用水泥品种应按设计要求选用，其强度不应低于______级。A．325 B．32.5 C．42.5 D．425

14、下列全是宋塔的是__。

A．开封佑国寺塔、长安兴教寺塔、北京天宁寺塔 B．泉州开元寺塔、定县开元寺塔、开封佑国寺塔 C．苏州报恩寺塔、泉州开元寺塔、应县佛宫寺塔

D．定县开元寺料敌塔、正定开元寺塔、西安荐福寺塔

15、砌体施工时，为避免楼面和屋面堆载超过楼板的允许荷载值临时加撑措施的部位是：(2012，28)A．无梁板 B．预制板

C．墙体砌筑部位两侧 D．施工层进料口

16、建设项目的实际造价是： A．中标价 B．承包合同价 C．竣工决算价 D．竣工结算价17、18、为协调所有者与债权人的矛盾，可采取的措施包括__。A．规定资金的用途 B．提供信用条件 C．限制新债的数额 D．规定担保条款

19、在我国，称为”低层高密度”的住宅，其建筑容积率最低要达到（）。A．0.8 B．1.0 C．1.2 D．1.5 20、下列方法中，哪一项适用于概算编制(2003，6)(2004，5)A．生产能力指数法 B．单位指标估算法 C．类比法

D．概算指标法

21、某多层住宅楼的阳台，水平投影面积是12m2。其建筑面积应该是下列哪一种(2007，17)A．0 m2 B．6m2 C．9m2 D．12m2

22、勘察设计费应届于总概算中六部分之一的哪一项费用(2008，2)A．其他费用 B．土建工程费 C．前期工作费 D．安装工程费

23、下列各种块料楼地面的面层单价(元／m2)哪一种最高(2008，12)A．陶瓷锦砖面层 B．石塑防滑地砖面层

C．钻合金不锈钢覆面地砖面层 D．碎拼大理石面层

24、勒柯布西耶的建筑设计哲学思想是__ A．功能主义 B．结构主义 C．浪漫主义

D．理性主义+浪漫主义

25、必须实行监理的大中型公用事业工程是指其总投资金额为多少以上的项目(2010，84)A．2000万元 B．3000万元 C．4000万元 D．5000万元

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、建筑安装工程费用中，利润的计取基础通常有__。A．直接费+间接费 B．直接工程费+间接费 C．人工费

D．人工费+材料、设备价值 E．人工费+施工机械使用费

2、预应力后张法的灌浆中，下列__是不正确的。

A．预应力筋张拉后，孔道应及时灌浆，在灌浆中应快速进行 B．灌浆所用普通硅酸盐水泥的标号不应低于425号 C．对孔隙大的孔道亦可用水泥砂浆

D．灌浆所用的水泥浆或水泥砂浆强度均不应小于30N／mm2

3、投资在__以上的大中型公用事业必须实行监理。A．1000万元 B．2000万元 C．2500万元 D．3000万元

4、依照施工合同示范文本通用条款的规定，如果施工任务没有在合同约定的期限内完成，则迟延履行合同期间发生的风险事件，（）。A．不免除迟延履行方的相应责任 B．双方的风险责任均不免除

C．如果是发包人办理的工程险，承包人获得工期顺延时，发包人应办理保险的延续

D．如果是发包人办理的工程险，因承包人原因不能按期竣工，承包人自费办理保险的延续手续

E．保险公司的赔偿不能弥补损失，由发包人和承包人平均分担

5、建筑地面施工中，当水泥混凝土垫层长期处于0℃气温以下时，应设置：(2008，59)A．伸缩缝 B．沉降缝 C．施工缝 D．分格缝

6、硅酸盐水泥水化后的水泥石中，容易被腐蚀的成分在下列各项中有哪两项__①Ca(OH)2②CFH③C3AH6④C3A3CaSO431H2O A．①② B．①④ C．①② D．②④

7、设计悉厄歌剧院的建筑师是__ A．斯特林 B．福斯特 C．罗杰斯 D．伍重

8、教育费附加的计费基础是______。A．土地使用税 B．基建规模 C．营业税

D．工程保险费

9、建筑安装工程费由直接工程费、计划利润、税金和下列项目中哪一项组成(2000，2)A．间接费 B．利息 C．福利费 D．折旧费

10、以下哪一条不属于注册建筑师的执业范围(2006，63)A．建筑设计 B．城市规划设计

C．建筑物调查和鉴定 D．建筑设计技术咨询11、12、建筑物的飘窗，其建筑面积应按下列何种方式计算(2012，19)A．按水平投影面积计算

B．按水平投影面积的l／2计算

C．挑出大于350mm时按其水平投影面积计算 D．不计算

13、饰面板安装工程中，后置埋件现场检测必须符合设计要求的指标是：(2008，46)A．屈曲强度 B．抗剪强度 C．抗拉强度 D．拉拔强度

14、属于建筑工程造价中的税金包括__。①增值税②城市建设维护税③营业税④教育附加⑤建设税 A．①②③ B．②③④ C．②③⑤ D．①④⑤ 15、2m的悬臂梁，要求混凝土设计强度为__时方可拆模。A．50％ B．75％ C．80％ D．100％

16、方案设计阶段一般应编制：(2001，7)A．预算 B．概算 C．结算

D．投资估算

17、纽约ATAT大厦的设计人是__ A．贝聿铭 B．约翰逊 C．格雷夫斯 D．埃森曼

18、根据工程造价的特点，工程造价具有的计价特征是______。①单件性②大额性③组合性④兼容性⑤多次性 A．①②③ B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤ 19、1994年7月5日第八届全国人民代表人会常务委员会第八次会议通过的《中华人民共和国城市房地产管理法》规定房地产开发企业是以营利为目的，设立房地产开发企业应具备下列哪几个条件______。①有自己的名称和组织机构②有固定的经营场所③有符合规定的注册资本④有 10个以上的工作人员⑤符合法律、行政法规规定的其他条件 A．①②③④⑤ B．①②③ C．①②③⑤ D．①②④

20、室内墙面一般抹灰做门窗口护角宽度为______。A．不小于50 mm B．不小于100 mm C．不小于150 mm D．不小于200 mm

21、声音的音色主要由声音的____决定。A：声压级 B：频率 C：频谱 D：波长

22、因建筑设计质量而造成的经济损失应按下列哪种办法赔偿______ A．仅由签字注册建筑师赔偿

B．由签字注册建筑师赔偿，同时他有权向所在单位追偿 C．仅由建筑设计单位赔偿

D．由建筑设计单位赔偿，同时单位有权向签字注册建筑师追偿

23、新陈代谢论是谁提出的__ A．前川国男 B．丹下健三 C．矶崎新 D．棋文彦

24、下列哪项是正确的场面抹灰施工程序(2010，44)A．浇水湿润基层、墙面分层抹灰、做灰饼和设标筋、墙面检查与清理 B．浇水湿润基层、做灰饼和设标筋、墙面分层抹灰、清理

C．浇水湿润基层、做灰饼和设标筋、设阳角护角、墙面分层抹灰、清理 D．浇水湿润基层、做灰饼和设标筋、墙面分层抹灰、设阳角护角、清理

变形和应力 第3篇

关键词：钢渣滚筒；基本结构；应力；变形计算；钢渣处理技术 文献标识码：A

中图分类号：TU333 文章编号：1009-2374（2016）15-0062-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.029

技术在变，社会在变，我们所处的时代也在变。互联网的到来就像一场革命，改变了一切，它让这个世界相互联结、包容开放，促使着一代又一代人的创新。在这样的一个时代，越来越多的人习惯于借助网络这个媒介进行双方相互之间的交流、开店、购物、购票等一系列的活动，其中网上购票就是诸多网络活动中与人们的日常出行息息相关的一种。网上铁路售票系统的出现和应用极大地丰富了铁路客运的营销手段，提供了良好的人机交互页面，打破了传统面对面的经营方式。随着网络技术的高速发展，我国的铁路售票系统也逐渐走向

世界。

1 网上铁路售票系统的特点

与传统方式的火车售票相比，网上售票无需更多的排队等待时间。由于互联网的快速发展，网络技术的不断进步，人们可以不用再去售票窗口排着长队等着买票，他们只需要在电脑或是手机上打开这个系统，就可以随时随地地了解火车车次的详细信息，并予以购买，这不仅方便了乘客，同时也在一定的程度上缓解了售票窗口的拥挤状况，提高了售票的效率，节省了时间。此外，现在的网上售票系统还提供了“自取”或“送票上门”的服务，对于那些忙于工作或是其他事情而没有时间自取的乘客，“送票上门”的服务在很大的程度上为他们解决了取票的烦恼，这样他们只需要等着车票送上门，乘车时直接到达检票窗口即可。另外，该系统通过使用网络连接技术将车票信息直接与乘客身份证相系。乘客们去乘车时可以不用再兑换纸质票，只需要携带好他们的身份证，检票时直接刷二代身份证便可，这种方式不仅实现了一对一的实名制，还节约了纸质票的使用，创造了社会效益等。然而任何事情都不可能十全十美，火车网上售票系统也不例外。它就像“潘多拉的魔盒”一样，有好的一面，也有令人困扰的一面。因为在网上售票的时候存在着一些细小的漏洞或纰漏，而这些问题恰恰恰会影响人们的购票，大则是人们无法买到自己心仪的票，小则是人们无法了解具体的班次信息，诸多问题都累积到一起，不仅会给乘客造成损失，一定程度上也可能会威胁到社会的效益。

2 火车网上售票系统存在的问题

根据现今人们对火车售票系统的异议以及结合我们自身网络购票的实际经历，火车网上售票系统主要有五个方面的问题：第一，目前升级版的网络售票系统为了提高网站的安全性，设置了难识别的购票验证码。据统计网站购票的验证码共581种，然而这些验证码有的却并不容易识别，每输错一次验证码，就意味着当次购票成功率下降80%左右，越来越多的乘客表示面对验证码不知所措。也正是由于这样的原因，许多乘客可能就买不到心仪的票，更严重的可能就会因为买不到票而给乘客带来损失；第二，居民身份证强制使用，影响乘客的乘车，造成不便。由于网上购票是与用户的身份证相联系，乘客乘车必须要携带身份证，只有使用身份证乘客才能取票坐车或是刷身份证才能过安检坐车，若是乘客忘带身份证或者身份证遗失了，他们就不能坐车，这给乘客们带来了极大的不便；第三，网上售票系统对安装并使用该系统的用户开通提前数天就能上网购票的权限，引发不公。我国虽然人口众多，但是会使用网络的网民却不及总人口的一半，而会安装该系统且能够顺利购票的人更不及网民总数的一半，这样对于那些不会上网或者是不会使用该系统平台的人存在着明显的不公平；第四，网上售票系统不稳定，购票混乱。目前我国的网络技术已经有很大的提高，网上售票系统也相对可靠，但是由于假期购票人数太多，该系统也出现不稳定的情况，具体的就是乘客在购票高峰期间系统刷新的缓慢，可能前一秒看到的票用户想购买，可是因为系统的反应过缓，下一秒用户就错过了该班次的票；第五，最重要的方面是钓鱼网站众多，用户易陷。中国现今已处在“互联网+”的时代，在网络高速发展的今天，各种网络技术也被人们开发出来，有些人为了搞破坏又或是为了赚钱，运用网络技术开发出各种软件及网站等。而钓鱼网站正是这其中最具代表性的一种，对于那些第一次在网上购票或者一票难求的乘客来说，他们是这种网站深深的受害者。这样不仅会导致用户对火车网上售票系统的不信任，今后减少在网上购票，甚至还会导致铁路部门因此引发巨大的损失，减少社会效益。

3 对售票系统存在问题的分析与对策

当今的网络时代带给我们的既是机遇更是挑战。网上火车售票系统在这样一个大的背景下难免或多或少地会出现一些问题，而这些问题对我们的出行可能也会造成影响，社会的效益价值也会因此大打折扣。我们针对目前国内外的现状结合自身的购票经历对存在的问题提出意见：第一，售票系统网站上的验证码的种类可以稍微减少且验证码图片的清晰度稍微提高，这样人们就可以减少因验证码的识别错误，从而提高火车票班次准确购买的效率。同时售票系统设计部门也可以设计一些提高系统的安全性的加密软件嵌入在网站的网页设计中，这样不仅可以更加方便用户车票的购买，节省验证码的识别时间，而且有利于网站的管理与维护。第二，由于目前二代身份证在办理的时候都需要录入个人的指纹，对此铁路部门可以利用这一优势，建立一个指纹识别的系统并将其与现有的网络售票系统相连，这样人们在出行的时候可以再也不用为不带身份证无法坐车这个问题而困扰了，只需按一下指纹一切问题都迎刃而解了。第三，网络的发展带来了各种网上联络工具、支付工具等的出现，如QQ、微信、微博、支付宝、财付通等，由于人们也越来越多地使用这些软件，铁路部门可以与这些运营商合作，共同进行网络售票，这样对于那些不是网站的注册用户可以不用再登录专门的售票网站而能轻松购票，缓解了网站购票高峰的状况。第四，针对售票高峰期网站上售票的不稳定，铁路部门可以在网站首页上多开通几个售票的入口，用户们可以多一些买票的机会，降低因买不到票的风险，尽量减少用户的损失。第五，网络技术的发展所带来的钓鱼网站问题不可避免，但是可以加大网站的宣传力度，让人们更多地了解正确的网上售票系统的登录方式，提高用户的网络安全意识。或者在浏览器上安装检测钓鱼网站的识别软件，降低用户误入钓鱼网站的风险，减少用户因误入钓鱼网站的损失。

4 结语

21世纪是互联网快速发展的时代，它已快速地融入各行各业，在李克强总理提出了“互联网+”这个新概念后，更是每天引来上百万网民的点赞。可以说，“互联网+”在中国的迅猛发展带动了互联网产业的高速发展，提升了一个又一个传统行业的层次。网上火车售票系统就是在这样的背景下逐渐成熟乃至面向世界，成为了我国外交的一个重要的方面，同时它在我们日常出行中也是必不可少的。虽然网上售票在整个铁路运营过程中看起来只是一个简单的业务，但是它却包含着网络运营、铁路运营调度、客户管理、人力资源安排等诸多方面，而且它还可以缓解传统窗口排队售票的高峰，对人们外出时间的安排也有一定的帮助。所以在原来的网络售票系统上加以改进是非常有必要的，这样既可以打击黄牛党，也可以让乘客们买到自己心仪的票，总体上保证铁路运营效益得到提高。

随着网络技术不断的创新发展，网上售票系统是可靠的、切实可行的，可以给社会带来巨大的效益。

参考文献

[1] 何万敏，杨永安.高级程序设计语言教学改革的探讨

[J].电脑知识与技术，2005，（10）.

[2] 冯军.电影院计算机售票及业务管理系统的应用与发

展[J].影视技术，2005，（4）.

[3] 孙涌.现代软件工程[M].北京：北京希望电子出版

社，2003.

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（创意类）（项目编号：201513986014X）。

作者简介：裔乐（1994-），女，江苏镇江人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）；孙瑗梅（1993-），女，江苏南通人，江苏大学京江学院学生，研究方向：市场营销（网络商务）。

变形和应力 第4篇

岩石的强度和变形特征是岩石力学问题研究的重要方向。谢和平[4]引入分形几何方法来研究岩石力学中的问题, 唐春安[5]、徐卫亚等[6]、曹文贵等[7]从岩石内部的裂隙等缺陷出发, 利用统计损伤本构模型来研究岩石的变形特性。王东等[8]对灰岩的研究指出灰岩的轴向抗压强度是由灰岩破坏前所能达到的轴向应变决定的, 环向变形则控制着灰岩的破坏。这为本文的分析奠定了坚实的基础。文中基于砂岩和灰岩的三轴压缩试验, 对比分析了两种岩石的应力应变曲线, 并对其峰值强度、残余强度、弹性模量等力学变形特征进行了分析, 同时基于莫尔-库伦准则, 采用最小二乘法拟合求得岩石的抗剪强度参数, 并分析不同岩石的孔隙率对于各类参数的影响。

1 试验设备

试验采用的设备为四川大学水利水电学院MTS815型电液伺服岩石力学试验系统, 该试验系统可实时采集荷载、应变和位移值。试验岩样为砂岩和灰岩, 岩样均按照《水利水电工程岩石试验规程》[9]规定进行采集制样, 试样直径约为50 mm, 高度约为100 mm, 高径比为2∶1。试验中, 分别对砂岩和灰岩进行三轴压缩试验, 其中, 砂岩加载时围压设置为3、9、24 MPa, 灰岩加载时围压设置为5、15、20 MPa。加载过程中由计算机自动采集记录应力-应变过程中的轴向压力、轴向位移、横向位移等数据。

2 试验结果与分析

通过砂岩和灰岩的三轴压缩试验, 得到了两种岩石在不同围压下的应力应变曲线, 并对比分析了两种岩石的轴向应力与纵向应变、轴向应力与横向应变的关系。

2.1 轴向应力与纵向应变的关系

砂岩和灰岩在三轴压缩下的轴向应力与纵向应变关系如图1所示。由图1 (a) 可见, 砂岩在不同围压作用下表现出不同的变形破坏特性, 岩石由低围压控制下的脆性破坏逐渐转变为高围压控制下的塑性破坏, 并且随着围压增加, 塑性变形更加明显。砂岩在峰值应力前, 其应力应变关系变化趋势相同, 弹性模量随着围压的增加而增加, 达到峰值应力后, 其应力应变关系近似为一条直线, 峰后弹性模量几乎不变。轴向应力逐渐减低到一个稳定值, 即岩石的残余强度, 而轴向应变继续增加。砂岩的应力应变关系可以简化成直线上升段、逐渐弯曲段、直线下降段与直线平稳段, 分别对应着应变硬化、应变屈服、应变软化和应变平稳阶段。

由图1 (b) 可见, 围压对灰岩的变形破坏特性影响显著。围压较低时, 岩石达到峰值应力后出现多次应力跌落, 并很快降至其残余强度, 呈现出脆性破坏特征;围压较高时, 岩石在峰值应力后有一个塑性屈服阶段, 其塑性变形更大, 残余强度更高。不同围压作用下灰岩峰前的应力应变关系近似为直线, 弹性模量随围压的增加没有明显变化, 而峰后的应力应变关系没有明显规律, 峰后弹性模量也没有规律性。同时还可以发现, 在低围压作用下, 灰岩峰值后的轴向应变出现减小的现象。而在较高围压作用下, 峰值后的应变没有出现减小的现象。可见, 围压对岩石变形破坏特性的影响, 在一定程度上可以表征岩爆的发生。

2.2 轴向应力与横向应变的关系

砂岩和灰岩在三轴压缩下的轴向应力与横向应变关系如图2所示。由图2 (a) 可见, 砂岩的横向应变随加载过程的变化规律相似, 随着应力增加, 横向应变逐渐增加, 在临近峰值应力时, 横向应变增加较快。砂岩在峰值应力时, 横向应变几乎为定值, 与侧向压力无关。当砂岩刚降至其残余强度时, 横向应变值也很相近。在残余应力作用下, 横向应变持续增加。整个横向应变发展过程与围压的关系不明显。

由图2 (b) 可见, 灰岩的横向应变变化规律与砂岩有一定区别, 由于灰岩加载到峰值应力后出现多次的应力跌落现象, 因而灰岩的横向应变存在一定范围内的波动, 但是其总体变化趋势相似。峰值应力时, 除围压5 MPa外, 灰岩的横向应变几乎为定值, 当其应力刚降至残余强度时, 横向应变也近似为一定值, 横向应变的变化与侧向压力作用无关。这一特征和砂岩相同。

通过岩石的三轴压缩试验及其应力应变关系曲线, 可以分别获得岩石的峰值强度σc和残余强度σd, 以及峰值应力处对应的横向应变ε3c和应力刚降至残余强度时对应的横向应变ε3d, 同时给出了残余强度与峰值强度的比值, 两种岩石的参数分别见表1和表2。由表中数据可见, 砂岩的残余强度约为峰值强度的60%, 而灰岩的残余强度约为峰值强度的45%, 灰岩的轴向应力达到峰值后, 强度降低得比砂岩更明显。

通过以上分析可见, 岩石在峰值应力处的横向应变几乎为定值, 应力刚降至残余强度时的横向应变也近似为定值, 横向应变的变化规律与侧向压力作用无关。灰岩比砂岩的峰值强度更高, 峰值以后的强度降低得更为明显。

2.3 变形特性常数

岩石的变形特性常用弹性模量和泊松比两个常数来表示。图1为岩石三轴压缩过程中轴向应力与纵向应变之间的关系。可以看出在进入塑性屈服阶段以前, 应力应变曲线近似一条直线, 可以认为岩石在该阶段符合各向同性弹性体的广义胡克定律, 即

式 (1) 中, σ1, σ2, σ3, ε1, ε2, ε3分别为岩石所受的3个主应力和主应变;E为弹性模量;!为泊松比。

三轴压缩试验中围压σ2=σ3, 所以由式 (1) 可得

联立式 (2) 和式 (3) 可求得

结合应力应变关系曲线中峰前的直线段数据, 采用式 (4) 和式 (5) , 可求出岩石的弹性模量和泊松比, 见表3。

对比表3中的数据和图1中两种岩石的应力应变关系可以发现, 围压对岩石峰前的弹性模量影响有明显差异, 砂岩的弹性模量随围压增加而增大, 而灰岩的弹性模量随围压增加几乎不变。文献[10]中指出, 对于孔隙率较低的岩石, 侧向压力对于弹性模量的影响较小, 但对于部分开裂、孔隙率较高的以及软弱的岩石, 侧向压力对于弹性模量的影响较大。由此可见, 砂岩的孔隙率明显高于灰岩, 围压使砂岩内部细微裂隙、孔隙部分闭合, 围压越大, 裂隙、孔隙闭合越多, 因而岩石强度越高, 弹性模量也越大。试验中灰岩岩样孔隙率较小, 围压对于内部孔隙影响不明显, 因而弹性模量几乎不变。砂岩的泊松比受围压的影响较小, 而灰岩的泊松比随围压增加, 呈现一定的增加趋势。

2.4 抗剪强度参数

目前岩石力学的研究中采用最多的强度理论为莫尔-库伦准则, 其表达式为[10]:

式 (6) 中, τf为岩石的抗剪强度, c为岩石的黏聚力, φ为岩石的内摩擦角。

岩石的抗剪强度参数主要是指岩石的黏聚力c和内摩擦角φ, 反应了岩石抗剪切破坏的能力。利用最小二乘法, 以σ3为横坐标, σ1为纵坐标, 绘制的最佳关系曲线如图3所示。可见, 砂岩的轴向应力与围压的线性关系为:σ1=4.615 4σ3+43.282, 灰岩的轴向应力与围压的线性关系为:σ1=9.742 9σ3+56.429。

莫尔-库伦准则可以采用另一种方式来表示, 即用σ1和σ3来表示岩石的破坏准则, 其表达式为[10]:

由式 (7) 、式 (8) 和岩石的最佳关系曲线, 可以求得岩石的抗剪强度参数见表4。

可见, 砂岩与灰岩的黏聚力差别不大。岩石的黏聚力主要是由岩石内部颗粒间的结晶或胶结作用而引起的, 与法向应力无关。由此可见, 砂岩与灰岩内部颗粒间的结晶与胶结程度相近似。而砂岩与灰岩的内摩擦角差异较大, 灰岩比砂岩的内摩擦角增大了约35%。岩石的内摩擦角是由内部颗粒间接触面的粗糙不平以及颗粒间发生相对移动而引起的, 内摩擦角与岩石的相对密度、空隙率有重要关系。由于灰岩比砂岩的孔隙率较低, 即岩石结晶程度越紧密, 颗粒间咬合作用也就越显著, 因而灰岩的内摩擦角明显高于砂岩, 峰值强度也高于砂岩, 灰岩峰值以后的残余强度比砂岩降低得越明显。

3 结论

通过对两种岩石的三轴压缩试验, 对比分析了砂岩和灰岩的应力应变关系, 并对岩石的力学特性、变形特征常数以及抗剪强度参数进行了分析, 得出以下主要结论。

(1) 岩石不同围压作用下表现出不同的变形破坏特性, 岩石由低围压控制下的脆性破坏逐渐转变为高围压控制下的塑性破坏。围压愈高, 岩石的塑性变形愈大, 残余强度愈高。

(2) 岩石在峰值应力处的横向应变几乎为定值, 应力刚降至残余强度时的横向应变也近似为定值, 横向应变的变化规律与侧向压力作用关系不明显。

(3) 岩石的孔隙率对其弹性模量和抗剪强度参数有重要影响。低孔隙率的岩石, 内摩擦角较大, 围压对弹性模量影响较小;而高孔隙率的岩石, 内摩擦角较小, 弹性模量随围压增加而增大。

(4) 与砂岩相比, 灰岩的孔隙率较低, 结晶程度越紧密, 颗粒间咬合作用也就越显著, 因而其内摩擦角越大, 峰值强度也越高, 峰值后的残余强度降低得越明显。

参考文献

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变形和应力 第5篇

【关键词】大跨径预应力连续箱梁；内力变形；挠度；测量；控制方法

0.前言

当前大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用悬臂方法施工。施工过程包括混凝土浇筑、预应力钢筋张拉、挂篮移动、体系转换、合拢等，施工过程中结构挠度变化很大。成桥后结构由于梁体自重力产生的内力和变形与施工过程有直接关系。

1.施工过程内力变化

混凝土连续梁桥施工中结构内力会发生多次变化。现以三跨连续梁施工过程中自重力引起的结构内力变化为例进行说明，主要过程可分为4个阶段：

（１）单T悬臂施工。

（２）边跨及中跨合拢。

（３）临时支座拆除。

（４）二期恒载。

其中影响单T悬臂施工及合拢阶段结构内力的主要因素有以下几个方面：

（１）各现浇段混凝土的自重力。

（２）挂篮的质量。

（３）钢筋预应力张拉及预应力损失值：包括预应力钢筋回缩锚具压缩、摩阻损失、弹性压缩、钢筋松弛、徐变损失、收缩损失。

（４）预应力次内力。在单T悬臂施工阶段，为静定结构，张拉静定束不会产生次内力，但在合拢阶段，结构为超静定结构，张拉合攏束将产生较大的次内力。

2.施工过程中挠度的变化

大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工中，主梁挠度随结构体系、施工荷载、施工时间(混凝土收缩、徐变)及温度变化而不断变化，最终主梁挠度为以下各阶段挠度之和：

（１）单T悬臂施工过程中产生的挠度，包括：现浇段混凝土自重力、施工荷载(挂篮质量及挂篮变形等)、钢筋的预应力张拉及其损失、混凝土收缩、徐变。

（２）边跨、中跨及最后合拢时预应力钢筋张拉引起的挠度变化。

（３）温度变化引起的挠度变化。

（４）拆除挂篮、施工设备及临时支座时引起的挠度变化。

（５）二期恒载及活载引起的挠度变化。

（６）从开始合拢到混凝土徐变完成(3a左右)引起的挠度变化。

2.1单T悬臂施工过程中挠度变化

若在各节段混凝土施工中不设一定的预拱度，则最终的挠度曲线不可能达到设计所要求的线性。在实际设置预拱度时，还需综合考虑合拢及竣工后的各种挠度。

2.2合拢段施工对梁体挠曲线的影响

在边跨及中跨合拢时由于现浇合拢段及张拉合拢束，将会引起梁的挠度曲线变化，在设置预拱度时必须考虑。

2.3温度对梁体挠度曲线的影响

沿截面高度温度的分布可分为两部分，即：

①由于季节温度的变化而引起截面平均温度的升高或下降。

②由于日照而引起的顶、底板温差。

截面的平均温度升高或降低只引起梁的轴向伸长或缩短，对单T悬臂施工和连续梁桥竣工后的挠度没有影响。但对于刚构桥，由于梁的轴向伸长或缩短将引起桥墩的偏转，从而影响其竣工后的挠度。

2.4拆除挂篮、施工设备及临时支座引起的挠度变化

拆除挂篮、施工设备时，桥梁将会向上挠动，而拆除临时支座桥梁将会下沉向上挠动，数据不好确定，但设置挠度时要考虑。

2.5二期恒载及活载引起的挠度变化

桥梁上部结构(调平层、护栏)施工完时， 相当于加重了桥梁的自重力，桥梁将会下挠。在使用过程中，汽车在桥梁上行驶，随着时间的推移，桥梁将会下挠。

2.6混凝土徐变引起的挠度变化

从桥梁开始合拢到混凝土徐变完成，桥梁将会下挠。

3.控制方法

3.1控制的必要性

尽管可以通过理论分析计算出从开始施工到成桥整个施工过程的内力和变形，从而得出预拱度。但是许多影响因素无法在施工之前确定，使计算结果与实际可能出现较大的差别，这些影响主要有以下几个方面：

（１）浇筑混凝土(或悬臂拼装1节梁段)及张拉预应力钢筋时引起的挠度变化与计算值不一致。

（２）荷载持续一段时间后，因收缩徐变引起挠度与计算值不一致。

如不在施工过程中逐步修正，将引起误差积累，随着悬臂的伸长，最终显著地偏离设计目标，不能保证施工质量，造成合拢困难以及满足不了设计要求。

3.2控制过程

预应力混凝土连续梁桥施工控制过程是：结构分析→施工→测量→判别→修正→预测→施工。

3.2.1结构分析

根据桥梁的现场施工环境、过程、模拟实际施工过程，计算出桥梁整个施工中每一阶段混凝土浇筑、施工荷载、预应力钢筋张拉、体系转换、收缩徐变及温度等引起的桥梁挠度变化，主要由设计提供，通过预压载得出挂篮变形值。

3.2.2施工

根据经验对0号块支架、挂篮进行l20％的模拟结构分级压载，得出弹性和非弹性变形曲线。在0号块布置水准点，为了控制箱梁顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测的基准点和中轴线平面位置控制点。在各块体相接处后移15cm处对称预埋2个测点，测点采用Φl6mm钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋电焊牢固，并要求竖直，测点(钢筋)露出箱梁表面2cm，测头磨平并用红油漆标记。

3.2.3测量

主要是对每一个块体进行8种工况的标高观测，即挂篮就位及立模后，浇筑混凝土前后、预应力张拉前后、移动挂篮前后。除立模调整外，测量一般应在早晨太阳高照前结束(早晨7、8时)，尽量避免温度变化影响数据的准确性。在浇筑过程中要观测挂篮变形，适当调整标高。在进行标高观测的同时，应进行中轴线位置、桥墩沉降观测。另外为了准确地确定计算参数，一般还需在现场进行徐变、弹性模量及锚下应力试验。

3.2.4判别、修正、预测

对每一块体通过实测挠度与计算挠度进行误差分析，然后判别引起的误差的原因，及时修正施工误差和计算参数，预测下一块体的立模标高值。

4.结束语

通过对大跨径连续箱梁施工过程中的应力和应变理论分析，与现场施工进行比较，使大跨径连续箱梁施工得到有效控制。

【参考文献】

［１］铁路桥涵施工规范 [S].北京：中国铁道出版社(1996年局部修订版).

［２］铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范 [S].北京：中国铁道出版社，2000.

［３］铁路工程施工手册桥涵分册 (上、中、下) [M].北京：中国铁道出版社，1998.

［４］范伟，石雪飞．大跨弯坡高刚架桥施工控制分析[J].山东建筑工程学院学报，2002[3].

［５］李惠生，张罗溪．曲线梁桥结构分析[J].北京：中国铁道出版社，1992.

变形和应力 第6篇

关键词：围垦,桩基,变形,应力

0引言

某沿海城市由于电厂的不断发展,已建成的一些储灰区已越来越不能满足需要,这就需要围海建库,解决灰渣的出路问题。

但是围垦工程的大堤和沿海某大桥有部分交叉。大桥部分桥段建设在围垦区内。大堤的施工是否会对大桥桩基产生不利的影响就成为突出的问题。另外,在围垦区内堆填电厂废料,将会导致桩基础附近地面下沉,从而使大桥桩基产生负摩擦力,对桩基的承载力不利[1]。文中采用有限元分析了围垦工程对大桥桩基应力和变形的影响。

1围堤工程地质条件

围堤位于围涂区南部,共布置了2个勘探横断面,合计3个地质钻孔、1个静力触探和2个十字板孔,揭露深度为22.9 m～34.8 m。土层可划分为5个大层,8个亚层。

2计算内容

2.1 计算概况

地表高层为-5.1 m,计算区域的底部高程为-120.0 m,桩基的底部高程为-90.0 m。桩基为直径1.5 m钻孔灌注桩。

计算工况:工况1:南直堤向南偏移250 m;工况2:南直堤向南偏移350 m;工况3:南直堤向北偏移200 m;工况4:南直堤向北偏移300 m。

2.2 有限元网格

围堤南移和北移方案的三维计算网格,共23 876个单元,网格划分以大桥桩基以及其周围土层为重点研究对象,在此区域内采用相对较密的网格,以提高计算精度。工况3,工况4中大桥桩基不处于围垦区内,电厂废料作为荷载施加。其他的工况中对电厂废料划分相应的单元进行模拟。

2.3 计算参数

为了考虑围堤下塑料排水板的影响,堤下20 m插板部分渗透系数按2.7×10-5 cm/s计算。桩基采用弹性材料模拟,泊松比0.17,弹性模量20 GPa。

大堤填筑料水下部分浮容重为11 kN/m3,水上部分容重为18 kN/m3,电厂废料水下部分浮容重取5.9 kN/m3,水上部分容重13.5 kN/m3。计算中未考虑大桥桥墩及上部荷载,计算所得到的桩基的变形和应力完全是由围垦和电厂废料荷载所引起的。

2.4 计算模型

采用“南水”双屈服面弹塑性模型进行计算[2]。

“南水”双屈服面弹塑性模型的两个屈服面为:

$p=\frac{1}{3}(\sigma {}_1+\sigma {}_2+\sigma {}_3),q=\frac{1}{\sqrt{2}}[(\sigma {}_1-\sigma {}_2){}^2+(\sigma {}_2-\sigma {}_3){}^2+(\sigma {}_3-\sigma {}_1){}^2]{}^{1/2}$。

其中,r,s均为模型参数。双屈服面模型应变增量表达式为:

$\{\text{Δ}\epsilon \}=[D]{}^{-1}\{\text{Δ}\sigma \}+A{}_1\{n{}_1\}\left\{\frac{\partial f{}_1}{\partial \sigma }\right\}{}^{\text{Τ}}\{\text{Δ}\sigma \}+A{}_2\{n{}_2\}\left\{\frac{\partial f{}_2}{\partial \sigma }\right\}{}^{\text{Τ}}\{\text{Δ}\sigma \}$ (2)

其中,[D]为弹性矩阵;{n1},{n2}均为屈服面法线方向余弦;A1,A2均为塑性系数,可按下式计算:

其中,η=q/p;Ge,Be分别为弹性剪切模量和体积模量。

3计算成果

3.1 桩的侧移和受力

围堤南移350 m,固结完毕时桩顶的侧向位移为1.01 mm。围堤南移250 m,固结完毕时桩顶的侧向位移为1.49 mm。围堤北移300 m,固结完毕时桩顶的侧向位移为0.71 mm。围堤北移200 m,固结完毕时桩顶的侧向位移为1.62 mm。其中,围堤北移200 m条件下桩的位移最大。不同高程桩的侧向位移见表1。

围堤南移350 m时,由于堤距桩较远,大堤填筑完毕时,桩的轴力很小。电厂废料填筑完毕时桩的轴力最大值为3.71 MPa,位于高程-54.1 m。固结完毕时桩的轴力最大值为4.82 MPa,位于高程-62.0 m。

围堤南移250 m,大堤填筑完毕时,桩的轴力也很小。电厂废料填筑完毕时桩的轴力最大值为4.11 MPa,位于高程-54.1 m。固结完毕时桩的轴力最大值为5.23 MPa,位于高程-63.3 m。

围堤北移300 m,大堤填筑完毕时,桩的轴力很小为0.08 MPa,电厂废料填筑完毕时桩的轴力最大值为0.10 MPa,位于高程-15.0 m。固结完毕时桩的轴力最大值为0.11 MPa,位于高程-15.0 m。

围堤北移200 m,大堤填筑完毕时,桩的轴力也很小为0.2 MPa,位于高程-15.0 m。电厂废料填筑完毕时桩的轴力最大值为0.27 MPa,位于高程-22.5 m。固结完毕时桩的轴力最大值为0.31 MPa,位于高程-22.5 m。

在北移方案中,由于桩的周围不储灰,因而桩的轴力是由筑堤引起的。在以上两个方案中,筑堤引起桩的轴力都很小,最大点的位置较浅,变化也不大。

从桩的轴力和桩侧摩擦力可以看出,南移250 m比南移350 m桩的受力只有少量的增加,桩受到的力大部分是电厂废料填筑产生的。在北移方案中,由于桩的周围不储灰,因而桩侧摩擦力始终较小。

3.2 地基变形

南移方案中围堤填筑完毕时,堤轴线位置最大沉降为138.5 cm,地表20 m以内的土层压缩量为98.9 cm,占总沉降的71%;堤内侧距轴线40 m位置,最大沉降为36.7 cm;堤内侧距轴线80 m位置,最大沉降为4.71 cm。

南移方案中固结完毕时,堤轴线位置最大沉降为178.7 cm;堤内侧距轴线40 m位置,最大沉降为129.5 cm;堤内侧距轴线80 m位置,最大沉降为95.2 cm。

北移方案中固结完毕时,堤轴线位置最大沉降为178.7 cm;堤外侧距轴线40 m位置,最大沉降为61.5 cm;堤外侧距轴线80 m位置,最大沉降为7.8 cm。

各种工况的沉降量见表2。

从沉降的趋势可以看出,围堤影响较为显著的范围在距轴线100 m以内的区域。

南移350 m固结完毕后,桩的附近地面沉降为92.8 cm。围堤填筑完毕后,距离堤轴线128.7 m处,地表的沉降已减小为0,在此范围以内为堤对沉降的影响区域,沉降最大值为138.5 cm,位于堤轴线。电厂废料填筑以后,沉降范围扩大。

由于堆灰的反压作用堤内侧固结完毕后的水平位移小于堤外侧的水平位移,堤内侧的水平位移为41.4 cm,堤外侧的水平位移为45.2 cm。堆灰以后水平位移的范围增大,但在桩的附近水平位移较小,距离最近的桩152 m的地面水平位移已经减小为0.1 cm,桩侧的地表变形为0.06 cm。

与南移350 m相比,南移250 m时地面线的形状没有多少变化,在桩的附近沉降量基本相等,这也说明南移250 m 和350 m的情况下,桩附近地面的沉降主要是由于堆灰引起的。

北移300 m围堤填筑完毕后,最大沉降为138.5 cm,位于堤轴线,堤外侧距堤轴线80 m处沉降为4.13 cm。堆灰引起沉降量增加,但是由于在堤外不堆灰,因而堤外沉降量和沉降范围只有较小的增加,此时最大沉降为178.7 cm,位于堤轴线,堤外侧距堤轴线80 m处沉降为7.5 cm。

与北移300 m相比,北移200 m固结后地面线的形状没有多少变化,在桩的附近沉降量基本相等,这也说明北移200 m和300 m的情况下,桩附近地面的沉降主要是由于堆灰引起的。

北移200 m围堤填筑完毕后,距离堤轴线121.6 m处,地表的沉降已减小为0,在此范围以内为堤对沉降的影响区域,沉降最大值为138.5 cm,位于堤轴线。

电厂废料填筑以后,沉降范围扩大,但对堤外的影响较对堤内的影响小得多。北移200 m固结完毕后,距离堤轴线126.4 m处,地表的沉降已减小为0,在此范围以内为堤对沉降的影响区域,沉降最大值为138.5 cm,位于堤轴线。

由于堆灰的反压作用,北移200 m固结完毕后堤内侧的水平位移小于堤外侧的水平位移,堤内侧的水平位移为41.3 cm,堤外侧的水平位移为46.5 cm。堆灰以后水平位移的范围增大,但在桩的附近不堆灰,因而水平位移较小,桩侧的地表变形为0.12 cm。

4结语

南移方案中桩的附近堆灰,但堤与桩距离250 m和350 m的条件下,围堤对桩只产生较小的影响。桩的变形和受力主要是电厂废料填筑所致。由于电厂废料为对称填筑,因而桩的侧向变形较小,最大为1.49 mm。

北移200 m的方案中虽然堤和桩之间的距离拉近,但是由于桩的附近不堆灰,因而桩附近地面的沉降和水平位移都较小,桩的侧向变形最大为1.62 mm。

电厂废料填筑的影响主要表现在桩的受力上,南移250 m方案桩的轴向力最大,轴力为5.23 MPa,位于-63.3 m高程。

参考文献

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电火花工作台的应力变形分析和研究 第7篇

由于加工要求, 需要一种大型的电火花加工设备, 且可以分度, 因此需要配备一种回转工作台, 铸造厂商根据要求设计出一种结构的工作台。为了预知其变形, 了解工作台对加工工件的影响程度, 对工作台做了有限元分析。

1 观察其结构和尺寸分析

工作台基本尺寸如图1所示, 直径为1 800 mm, 厚度为170 mm, 自重约为2.4t。内部筋板分为2圈布置, 第1圈为8根筋板, 第2圈为16根筋板。上面板厚度为45 mm, 并开有8条T型槽。

考虑与下端机床分度台机构相连接的特点, 确定连接形式和尺寸。工作台上表面为工作平面, 下表面为与分度台连接平面。由于下表面为小面积接触, 整个工作台为回转结构的悬臂梁。连接结构如图2。

为了确定整个工作台的结构是否符合所需的承载能力, 利用ANSYS对工作台进行受力分析, 观察分析其变形。按要求工作台额定承载能力为5t。

2 利用Siemens NX8.0建立三维数模

打开Simens NX8.0, 选择零件建模模块, 以XY平面为基准平面, 以坐标系原点为回转中心, 按1∶1比例建立回转工作台的三维数模, 将模型转化为通用格式并导出。

3 应用ANSYS进行变形分析

首先应用Siemens NX8.0创建工作台的三维模型, 并另存为ANSYS可打开的任意一种实体格式。打开ANSYS15.0进入界面, 定义Title名称和Jobname名称, 并保存。点选File->Import导入工作台三维模型。

选择单元体类型为Solid Tet 4 node 285。设定材料系数, 弹性模量为E=1.8×105MPa, 泊松比为0.28。划分网格选取整个体, 其余默认设置, 如图3、图4。

对其施加约束, 选取底部与分度台连接的环形平面为固定约束。上表面四周边缘处施加50 k N的载荷, 然后进行后处理Solve→Current LS观察计算结果, 如图5、图6。

可见受力后的工作台四周变形量最大为12 mm, 变形量比较大。按此结构的工作台, 如果将工件放置在工作台边缘装夹会有很大的误差。越近中心, 变形量越小。

4 处理方式

与铸造厂商共同协商, 重新设计工作台结构, 采用预变形结构设计, 同时加强筋板数量和筋板的布置方式, 增大铸造圆角。

5 结语

综上分析, 应用ANSYS选取适当的单元类型和约束方式进行求解, 对工作台的变形量进行分析, 合理地解决了结构设计不合理带来的变形问题, 节约了成本, 避免了重大事故的发生和生产周期的浪费。

摘要：汽轮机叶片用电火花设备需要的工作台尺寸大, 结构较为复杂, 一般为铸造结构, 文中针对外协铸造厂提供的一种铸造回转工作台, 应用ANSYS进行应力变形的分析和研究, 对其工作台的设计方案进行审核和检验。

关键词：ANSYS,应力,变形,工作台

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].5版.北京:机械工业出版社, 2008, 3.

[2]汪玉林.汽轮机辞典[M].北京:化学工业出版社, 2009.

变形和应力 第8篇

关键词：AP1000,蒸汽发生器,管板,应力和变形分析

0 引言

AP1000蒸汽发生器的管板和换热管束是一回路压力边界的组成部分, 用于向二回路传递热量和防止放射性物质外泄。换热管束和管板上大量规则分布的管孔通过胀接形成刚性连接, 换热管束和管板构件是蒸汽发生器发生事故的主要构件, 尤其是换热管根部靠近管板部位。因此, 对在高温高压的环境下工作的管板的进行有限元仿真分析, 确定管板受力状况, 找出管板的最大应力点和最大位移点。对仿真分析结果进行分析, 找出引起该结果的原因和可能导致的后果。

1 ANSYS仿真分析

长期以来, 国际上经常发生压水堆核电站的蒸汽发生器传热管腐蚀破损的问题, 这是核电站蒸汽供应系统的致命弱点, 也是唯一的致命弱点, 确保蒸汽发生器的制造质量有助于提高其安全性和可靠性。由于蒸汽发生器的制造相当复杂, 技术密集程度很高, 要求制造质量符合技术任务书的要求。因此, 蒸汽发生器的整个制造过程都处于受控状态, 每个环节都有质保监督。蒸汽发生器的管板是最重要、受力最复杂的承压部件, 其性能对整台蒸汽发生器的性能有着极为重要的影响, 有必要对管板的受力进行仿真分析, 确保其工作安全可靠[1,2]。

管板的基本参数:

表1为AP1000蒸汽发生器的基本设计参数。

AP1000蒸汽发生器是带有一体化汽水分离器的U型管自然循环蒸汽发生器。其中, 蒸汽发生器的管板上规则分布了大量管孔, 管孔和换热管束通过胀接形成刚性连接, 管板和传热管束除了受到管板两侧冷却剂的压力差作用, 还受到一、二次侧不同的温度影响[3,4]。

2 管板的结构分析

2.1 当量实心板理论

由于管板体积庞大、管孔分布密集, 在采用有限元法对其进行计算时, 若直接对其进行单元划分, 不但需要非常高的计算机配置, 而且费时费力, 增加了计算成本。为此国内外工程技术界对管板的计算进行了广泛的研究。目前, 弹性基础上的当量实心板理论是运用最广泛管板设计计算方法[5]。

弹性基础上的当量实心板理论是把管板的布管区简化为受传热管束弹性支撑的、受开孔均匀削弱的不开孔的实体板。简化后的当量实心板与实际管板的几何尺寸相同, 在外界载荷相同的情况下产生的变形相同, 这是多孔板简化为实心板的理论基础和计算依据[6,7]。

2.2 管板的计算模型

本文所研究的管板结构复杂, 如表1所示, 其上开有规则分布的20050个管孔, 传统的手段几乎不可能得到准确的结果, 随着计算机技术的发展, 有限元法越来越多的应用于管板的应力分析。

该蒸汽发生器为直立式、U型管自然循环蒸汽发生器, 管子对管板没有支承作用, 可以将管板布管区看成只受开孔削弱的、无弹性基础的普通均质等效实心圆平板。管孔对管板布管区刚度和强度的削弱, 可以运用当量实心板理论把管板简化为具有相同尺寸的当量实心圆板。因此, 采用当量实心板理论是将管板的应力分析简化为轴对称问题的有效方法[8,9]。

等效弹性常数和管孔的排列方式、管孔削弱系数η、相对于孔间距的管板的厚度等因素有关。本文研究的AP1000管板的管孔为等边三角形排列, 孔中心线间的公称距离P=24.892mm, 在最小截面处孔桥的公称宽度h=7.412mm, 厚度t=798mm, 根据ASME相关规定, 管孔削弱系数η=h p=7.41224.892=0.298, t p≥1, 属于厚管板。查文献[10], 取E*E=0.432, v*=0.31。因此, 在布管区采用有效弹性常数, 而在非布管区采用材料弹性常数:E=2.15×1011Pa, v=0.33。按照有限元法的轴对称原则, 计算后得出的管板位移可以认为就是真实的管板位移。

由于采用当量实心板理论是将管板进行了简化, 所以分析模型只取管板的四分之一。从而可将管板简化为轴对称问题进行计算。为了更真实的模拟管板的应力状态, 整体采用20节点六面体单元solid186单元, 管板网格采用扫描剖分, 单元总数为59881个, 节点数为256783个, 单元形状规则。有限元模型如图1所示。

2.3 边界条件与载荷

在管板对称面设置了对称约束, 以符合管板实际状况。管板周边与筒体和球壳相连, 约束轴向位移为零。

由于水室隔板两侧压力相差不大, 故可认为隔板两侧压力相同, 因此, 建模时不考虑隔板的影响, 认为管板上、下表面作用有均布压力载荷, 管板下表面受一次侧压力作用, 上表面受二次侧压力作用[11]。

3 管板的分析结果及讨论

3.1 管板整体的应力分析

通过计算, 管板整体的结构应力云图如图2所示。从图2可知, 压力载荷使管板产生了应力;在布管区与非布管区的交界位置应力出现了突变, 这是由于管板的结构特点造成的;应力强度的最大值发生在筒体与管板的连接处, 最大值到达220MPa, 小于SA508-3的屈服极限485MPa, 是安全的。故认为管板的应力满足设计要求。

3.2 管板整体的变形分析

如前所述, 管板上下表面存在压力差, 那么, 管板将必然产生变形, 这个变化会对传热管束的性能有一定影响[5]。如图3、图4所示为管板的位移云图, 可以看出管板轴向位移大于径向位移。

管板一次侧方向压力明显大于二次侧方向压力, 导致管板向上凸起。由图3可以看出, 轴向位移会使管板向上有微小位移, 管板中心处位移最大, 最大值为1.857mm;管板边缘位置变形最小, 最小值为0.0647mm, 由内向外, 变形递减, 最大变形梯度为1.857:2196。由于管板轴向变形微小, 且变形方向基本一致 (大部分管板位移朝向二次侧方向, 只有边缘部分位移朝向一次侧方向) , 管孔尺寸几乎不变, 不会引起传热管的位移。故对蒸汽发生器性能影响微小, 可以忽略[6]。

由图4以看出, 管板在上下表面的径向变形方向不一致, 这可能会造成管孔和传热管的弯曲, 影响蒸汽发生器的性能。从计算结果可见, 管板径向位移不一致, 一次侧位移指向中心位置, 二次侧位移指向边缘, 径向最大位移差为0.7789mm, 管板厚度798mm, 故由于压力不同造成的垂直度误差≤1:1000, 变形微小, 不会对传热管造成明显的影响[7]。

由上述分析结果可见:在压力作用下管板变形微小, 几乎不会影响蒸汽发生器的性能。

4 结束语

变形和应力 第9篇

热处理过程中, 由于加热和冷却速度互不一致也就是加工过程中存在温差, 钢制零件的表面及其中心或者钢件薄厚交界处体积涨缩不均匀而产生内应力, 该内应力就是热应力。产生热应力的原因包括:a.物体由于外加约束而不能进行完全自由的变形;b.处于不均匀温度场的匀质物体, 其各部分之间由于膨胀不同而彼此牵制, 从而导致强迫约束或者膨胀;c.如果物体不是匀质的, 即使它处于均匀温度场中, 但因其物理特性和尺寸各处不同, 也会在其各部分之间导致强迫膨胀或者约束[1]。因为存在热应力, 零件实际产生的热变形是指它受约束限制之后的热变形, 因此与热应力的关系密不可分。

然而, 外力作用及内应力的状态变化则会导致工件的热处理变形。其中, 前者通常是指热处理加热过程中零件的摆放方法不当、零件自重或者加载的其他外部力;后者是指热处理过程中, 热胀冷缩以及组织转变不均匀性所造成的零件内部应力。热处理变形包括体积变化、形状变化和翘曲变形三种[2]。

2 应力状态与变形规律

2.1 基本规律

我们知道, 零件从高温冷却下来时, 相对而言其外表层冷却较快。以圆柱件为例, 其端面棱角处先冷却会产生热收缩, 而芯部没有冷却则会限制其表面的收缩, 这样圆柱件表层受拉应力, 其中心却受压应力, 因此产生的现象为棱边收缩, 但中心突出, 表现为长度缩短而直径增大[3]。

另外, 对于应力状态与变形的规律可做如下总结:

(1) 由单纯热应力引起的变形:使零件趋向于球形, 也就是直径增大、长度缩短, 其表面中部产生凸起, 同时零件棱角变圆。

(2) 由单纯组织应力引起的变形:与上述情况相反, 它使零件在最大尺寸方向伸长而在最小尺寸方向产生收缩, 零件的内孔胀大而表面内凸, 其棱角变尖[3,5]。由此我们可以看出热应力使零件长度缩短、零件内孔缩小。

2.2 钢件淬火时热应力变形的基本规律

钢件在淬火时, 由于热应力作用其表面会产生四种变形:弯曲、自转、旋转和鼓凸。其中弯曲变形倾向是冷却速率大的表面会凹陷, 而冷却速率小的表面会发生鼓凸, 且对应表面之间的冷却速率相差愈大, 相应的弯曲变形就愈大;对于旋转变形, 工件表面冷却速率大的一端会向内部凹陷, 而冷却速率较小的一端则会向外部突出, 而且旋转变形的程度取决于工件表面两端的冷速之差;对于工件的热应力自转变形, 主要由两对应表面之间的冷速差偶, 差偶愈大相对表面的自转变形愈大;最后, 鼓凸变形与工件表面四周及其中部的冷速差有关, 差值越大变形越大[4]。

显然, 冷速差是产生这四种变形的最根本的原因, 但冷速差所影响的各种变形的相关部位事实上各部相同。另外, 在实际生产中这四种变形不会单独发生, 常常是几种变形同时出现, 实际分析中应该做全面分析并找出最主要的几种变形倾向。我们可以将钢件淬火时热应力变形的基本倾向总结为:在淬火冷却前期, 快冷部位的趋向总是缩小工件表面积, 然而, 慢速冷却部位的缩小倾向就较小, 另一种情况, 慢速冷却部位的趋向是增大工件表面积。另外, 产生热应力变形的根本原因是淬火前期零件的相关部位间的冷却速度差值, 且变形的大小与该冷速差呈现增函数关系, 具体的试验验证步骤详见参考文献[4]。

3 热应力变形规律的应用

由上小节对零件热应力变形规律的描述, 我们可以利用热应力使零件长度缩短的规律来处理已经发生变形超差的零件, 使废品复活[5], 使零件起死回生。采取措施如下所述:

3.1 进行混料处理

以45钢为例, 其中部分钢材含有成分较多的合金铬, 利用材料制成250mm三爪卡盘的卡爪, 并进行正常的工艺处理, 由试验结果发现, 该工件牙部的最大变形量从0.25mm增加至0.5mm, 甚至有些部分会产生开裂, 变形大于0.2mm的部分由2%迅速增加至51%, 对生产的正常进行产生严重影响。分析原因, 铬元素的存在提高了零件的淬透性, 增加了马氏体的转变量, 零件的组织应力也增大, 因此变形量增大。经过试验证明, 我们完全可以利用热应力使零件长度缩短的规律, 缩短已经伸长的零件, 已达到挽救零件的目的[5]。可行的工艺为缩短碱淬补救工艺, 工艺过程描述如下:

(1) 水冷缩短, 把发生变形超差的零件放入盐浴中热透 (盐浴温度控制在680℃~700℃) , 然后再将其浸入冷水中冷透。这样, 零件因热应力作用会缩短0.1~0.5mm, 值得注意的是, 温度应该控制在Ac1以下, 以保证工件在冷却过程中不发生相变, 也就是保证工件内部不产生组织应力。

(2) 碱淬硬化, 将上步已经缩短的零件烘干, 并重新加热使其温度达到820℃~830℃之间, 保温后淬入碱浴 (碱浴温度140~180℃) , 保持时间需大于十分钟。该步处理后, 零件的金相及硬度在一定程度上达到要求, 这样其变形量进一步缩短, 缩短量达到0.5mm。

(3) 将工件牙部进行局部回火, 温度为440℃, 可使变形量缩短0.05~0.1mm。

经过以上工艺, 已经发生变形的卡爪可以缩回0.10mm到0.25mm, 测其各部分硬度分别为:夹口HRC52~54, 且其磨平后硬度大于53, 平面中心的硬度为HRC45~55, 牙部硬度达到HRC45~50, 可见废品可以被挽救变成成品。

3.2 压缩工件变形量, 降低报废率

缩短碱淬法有效地压缩了零件的变形量, 例如250mm以及200mm的三爪卡盘, 其卡爪变形量可压缩到0.2mm。已验证缩短碱淬法处理可以挽救几乎所有的变形超差零件, 极大地减小了零件报废率。

3.3 预变形法

预变形法, 也称为预应力法, 它是利用热应力使工件在淬火之前产生方向相反的预变形, 来达到缩短终变形量的目的。仍以45钢为例, 利用热应力变形规律可以使工件预先反向变形, 来压缩最终变形量, 具体方法如下:

(1) 如果应用快速冷却 (例如水冷) , 那么加热温度一定要在相变温度Ac1以下, 通常情况下可取680℃~700℃, 目的是保证工件在冷却过程中不会发生相变。

(2) 如果利用缓慢冷却 (例如泊冷) , 那么加热温度应该保证在Ac3以下, 通常取780℃, 目的是保证工件在冷却过程中不会出现马氏体转变。

(3) 采用能够使零件表现为热应力为主的淬火液处理已经变形的零件, 如采用碱浴、硝裕等。对于硬度和金相合格的零件可以进行直接淬火[5]。

4 总结

由于热应力的存在, 钢制零件经过热处理后会产生一定变形, 造成零件缺陷而使零件不能正常工作增加了零件生产中的报废率, 这样不仅浪费原材料还造成经济损失。通过对热应力变形规律的研究发现, 可以利用该规律使已经发生变形的零件起死回生, 降低零件报废率的同时减少经济损失。本文首先介绍了热应力作用以及热处理变形的产生, 然后作为下文基础阐述了零件的应力状态及其热变形规律, 最后通过实例研究了热应力变形规律在控制零件变形中的应用。

参考文献

[1]胡鹏浩.非均匀温度场中机械零部件热变形的理论及应用研究[D].合肥工业大学, 2001年.[1]胡鹏浩.非均匀温度场中机械零部件热变形的理论及应用研究[D].合肥工业大学, 2001年.

[2]赵礼彬.利用热应力变形规律挽救零件[J].机械制造, 1995 (03) .[2]赵礼彬.利用热应力变形规律挽救零件[J].机械制造, 1995 (03) .

[3]贾润沛.钢件淬火时热应力变形的基本规律[J].金属材料与热加工工艺, 1982 (1) .[3]贾润沛.钢件淬火时热应力变形的基本规律[J].金属材料与热加工工艺, 1982 (1) .

浅析焊接应力与焊接变形的控制措施 第10篇

焊接应力与变形是指在焊接过程中工件受电弧热的不均匀加热而产生的内应力及变形是暂时的。当工件冷却后, 任然保留在工件内部的内应力及变形叫着残余应力及残余变形。焊接应力及变形就是指的焊接的残余应力和焊接的残余变形。焊接过程是一个不平常的热循环过程, 即焊缝及其相邻区金属都要被加热到很高温度 (焊缝金属已处于液态) , 然后再快速冷却下来, 由于在这个热循环过程中, 焊件各部分的温度不同, 随后的冷却速度也各不相同因而焊件各部分在热胀冷缩和塑性变形的影响下, 必然产生内应力、变形或裂纹。焊接应力的存在将影响焊接构件的使用, 其承载能力大大降低, 甚至在外载荷改变时出现脆断的危险后果。对于接触腐蚀性介质的焊件 (管道、容器) , 由于应力的腐蚀现象加剧, 使得焊件使用期限减少, 甚至产生应力腐蚀裂纹而报废。

焊接变形和应力的形成焊接变形和应力是由诸多因素同事作用造成的。其中最主要的因素有:焊接上温度分布不均匀;熔敷金属的收缩;焊接接头金属组织转变及工件的刚性约束等。

焊接变形和应力还与焊接方法及焊接工艺参数有关。如气焊时, 热源不集中, 焊件上的热影响区面积较电弧焊大, 所以产生的焊接变形和应力亦大。又如电弧焊时电流大或焊接速度慢会导致热影响区增大, 产生的焊接变形和应力亦增大。

2 消除焊接残余应力的方法

2.1 热处理法

热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的, 同时热处理还可以改善接头的性能。

(1) 整体热处理。整体炉内热处理、整体腔内热处理整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。保温时间根据板厚确定, 一般按每毫米板厚1min~2min计算但最短不小于30min, 最长不超过3h。

碳钢及中、低合金钢:加热温度为580℃~680℃;铸铁:加热温度为600℃~650℃。

(2) 局部热处理。局部热处理只能降低残余应力峰值, 不能完全消除残余应力。加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等, 消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关。

2.2 加载法

加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力, 使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形, 与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分达到松驰应力的目的。

3 焊接变形的控制

对于承受重载的重要结构件、压力容器等, 焊接应力必须加以控制。

(1) 在结构设计时应选用塑性好的材料, 要避免使焊缝密集交叉, 避免使焊缝截面过大和焊缝过长。

(2) 设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸, 合理布置焊缝, 除了要避免焊缝密集以外, 还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴, 并使焊缝的布置与构件中和轴相对称, 使一个收缩力对另一个收缩力互相平衡的办法, 也同样可以在设计和焊接工序中有效地的控制变形。

(3) 采用逆向回焊法施焊。当焊接总进程从左到右时, 则每一焊道的施焊却应从右到左, 也就是分段侧焊法。因为每道施焊后, 沿焊缝板内侧处的热量将导致该处膨胀, 而使两快板暂时向外分开;但当热量在板内侧向外扩散后沿板外缘的膨胀又会使板合拢。

(4) 用反力来平衡收缩力。其反向力可以是: (1) 其它的收缩力; (2) 夹具等产生的约束力; (3) 各构件装配成组合件时的约束力 (4) 构件重力拱度向下所产生的反力。

(5) 在焊缝众多的构件组焊时或结构安装时, 要采取合理的焊接顺序。焊前对焊件预热是较为有效的工艺措施, 这样可减弱焊件各部位间的温差, 从而显著减小焊接应力。焊接中采用小能量焊接方法或锤击焊缝亦可减少焊接应力。

(6) 当需较彻底的消除焊接应力, 可采用焊后去应力退火方法来达到。此时需将焊件加热至500°C~650°C, 保温后缓缓冷却至室温。此外, 亦可采用水压试验或振动法消除焊接应力。

(7) 对于长构件的扭曲, 主要靠提高板材平整度和构件组装精度, 使坡口角度和间隙准确, 电弧的指向或对中准确, 以使焊缝角度变形和翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致。

4 焊接应力的控制措施

焊接结构在焊后存在过大的应力是不允许的。从焊接结构的设计开始到焊接施工要设法防止和降低它, 焊后还要考虑是否有必要消除应力和校正变形。

4.1 合理选择焊接顺序

焊接时, 应选择尽量使多条焊缝都有自由收缩可能的焊接顺序, 具体办法如下。

(1) 对大型结构, 应从中间向四周进行施焊, 使焊缝可以由中间向外依次进行收缩。

(2) 对于平面上的交叉焊缝, 应特别注意交叉处焊接质量。如果接近纵向焊缝的横向焊缝处有缺陷 (未焊透) , 则这些缺陷正好位于纵焊缝的拉伸应力场中, 会造成三向应力状态。所以要采取保证交叉点部位不易产生缺陷而又能自由收缩的顺序, 先焊错开的短焊缝后焊直通的长焊缝。

(3) 应先焊收缩量最大的焊缝, 这是因为结构的刚性在焊接过程中是逐渐增大的, 所以先焊的焊缝在收缩时所受到的阻力会小些, 焊后的应力也就小些。如果在结构上既有对接焊缝又有角焊缝, 就应先焊对接缝, 后焊角焊缝。

(4) 应先焊在工作时受力较大的焊缝, 使内应力合理分布。在接头两端留出一段翼缘角不焊, 先焊受力最大的翼缘对接焊缝, 然后再焊腹板对接缝, 最后焊翼缘预留角焊缝。这样焊后可使翼缘的对接焊缝承受压应力, 而腹板对接缝受拉, 角焊缝留在最后焊可以保证腹板对接缝有一定的收缩余地, 同时也有利于在焊接对接缝时采取反变形措施以防止产生角变形。

(5) 减小焊缝尺寸:焊接内应力由局部加热循环而引起, 为此, 在满足设计要求的条件下, 不应加大焊缝尺寸和层高, 要转变焊缝越大越安全的观念。

(6) 减小焊接拘束度:拘束度越大, 焊接应力越大, 首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接, 尽可能不用刚性固定的方法控制变形, 以免增大焊接拘束度。

(7) 锤击法减小焊接残余应力:在每层焊道焊完后立即用圆头敲渣小锤或电动锤击工具均匀敲击焊缝金属, 使其产生塑性延伸变形, 并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。

4.2 选择合理的焊接规范

为尽量减少焊件受热范围, 根据构件的实际情况, 必要时可采用较小直径焊条和较小的焊接电流进行焊接, 以达到减少焊后残余应力的目的。

4.3 预热法

焊前将焊件整体或一部分加热, 使其能缓慢、均匀地冷却, 这是在中、高碳钢、合金钢铸铁等焊接时经常采用的有效措施。钢的预热温度一般为150℃~350℃。通常, 预热温度越高减少焊接应力的效果也越好。另外通过预热, 降低了焊缝金属和母材热影响区的冷却速度, 同时也降低了收缩应力。