1、3.3 影响焊接残余应力的因素主要有哪些？减少焊接应力和变形的措施有哪些？答：在焊接过程中，由于不均匀的加热，在焊接区域产生了热塑性压缩变形，当冷却时焊接区要在纵向和横向收缩，势必导致构件产生局部鼓曲、弯曲、歪和扭转等。焊接残余变形包括纵、横向的收缩，弯曲变形，角变形和扭曲变形等。为了减少焊接残余应力和变形可以采取以下措施：1）合理的焊缝设计，包括合理的选择焊缝尺寸和形式；尽可能的减少不必要的焊缝、合理的安排焊缝的位置、尽量避免焊缝的过分集中和交叉；尽量避免在母材厚度方向的收缩应力。2）合理的工艺措施，包括采用合理的焊接顺序和方向；采用反变形法减少焊接变形或焊接应力；锤击或碾压焊缝；对于小尺寸
2、焊接构件可进行提前预热，然后慢慢冷却以消除焊接应力和焊接变形。3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝） 。轴心拉力 N=1500 kN，钢材 Q345A，焊条E50 型，手工焊，焊缝质量级。解：直缝连接其计算长度： =500-210=480mm焊缝的正应力为： =1500100048010=312.5/2 =265/2不满足要求，改用斜对接焊缝，取截割斜度为 1.5：1，即 56焊缝长度 计算长度=50056=603 =603210=583故此时焊缝的正应力为：= =15001000sin5658310 =2132 =2652剪应力为：= =15001000cos5658310 =144
3、2 =1802满足要求。故设计斜焊缝，如图所示。=56NN3.10 有一支托角钢，两边用角焊缝与柱相连，如图所示，钢材为 Q345A，焊条为 E50 型，手工焊，已知柱翼缘厚 20mm，外力 N=400kN。试确定焊缝厚度（焊缝有绕角，焊缝长度可以不减去 2hf）解：角焊缝的焊脚尺寸应根据焊接的板件厚度来确定hfmax=18-2=16mm; hfmin=1.5 =6.7mm20取 hf=10mm外力可等效为作用于焊缝的剪力 V=400kN与作用于焊缝形心的弯矩 M=4000.02=8kNm全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为=1120.71020032=1.1210812 4故焊缝的最大正应力为
4、=2=810001000121.12108 2002 =85.72焊缝中的平均剪切应力：= = 4001000200100.72=142.92则控制点的焊缝强度验算为：()2+ 2=(85.71.22)2+142.92=159.22 =2002故满足强度要求。此时焊缝厚度为 hf=10mm，有效厚度为 he=0.710=7mm3.11 试设计如图所示牛腿与柱的角焊缝连接。钢材 Q235B，焊条 E43 型，手工焊，N=98kN（静力荷载） ，偏心矩 e=120mm（注意 N 力对水平焊缝也有偏心） 。解：先确定焊脚尺寸hfmax=12-2=10mm; hfmin=1.5 =6mm16取焊脚尺寸
5、 hf=8mm焊缝截面有关量的计算如图所示：焊缝截面形心的位置： =2005.62100+5.6(150265.6)2（ 2002.8） +5.6150（ 200+12+2.8） /2005.62+5.6（ 150265.6） 2+5.6150=143.65mm也就是说 焊缝截面的形心高度位于距焊缝截面下底边 143.65mm 处（如图所示） 。全部焊缝有效截面对中和轴的惯性矩为：=21125.62003+5.6200（ 143.65100） 2+2112（ 7565.6） 5.63+（ 7565.6） （ 2002.8143.65） +1121505.63+1505.6(200+12+2.8
6、143.65)=1.18107 4（注意：上式中为了简化计算，可以将含有高阶小量的项近似等于 0 计算。即含有5.63 可直接略去不写）将外力等效为作用于焊缝的剪力 V=98kN和作用于焊缝形心的弯矩 M=980.12=11.76kNm按照考虑腹板焊缝参加传递弯矩的计算方法进行计算由弯矩引起的最大正应力为=11.761061.18107143.65=143.16 N2剪应力为：= 9810322005.6=43.75 2验算强度为：()2+ 2=(143.161.22)2+43.752=125.23 2 =1602除此之外需要验证翼缘正应力：=143.16200+12+5.6143.65143.65 =73.70 2 =1.22160=1952故设计的焊缝符合要求。此时焊缝的厚度为 hf=8mm，有效焊缝厚度为he=0.78=5.6mm
