钢结构内产生的几种残余应力形式

钢构件中残余应力可分为三大类:热轧残余应力、焊接残余应力和冷弯残余应力。也可将前面两种统称热加工残余应力。

热轧残余应力是由于型材在热扎以后的冷却过程中,截面各部分冷却速度不一致引起的。以宽翼缘工字型钢为例:因为翼缘两端暴露于空气中的面积大于翼缘与腹板交界处的面积,所以翼缘端部冷却速度较快,从而在冷却较慢的翼缘与腹板连接部产生塑性变形。然后当腹板继续冷却时,就在翼缘端部引起残余压应力,而在翼缘与腹板交界处,变形收缩受到端部的约束限制,从而产生残余拉应力。

焊接残余应力是由于构件在焊接过程中产生集中的局部热输入,引起不断变化的不均匀温度场,并引起塑性变形。在冷却以后,就在远离焊缝部位产生压应力,而在焊缝处产生拉应力。

冷弯残余应力主要是由于制作过程中的冷弯作用造成的。对于任一结构构件,沿其横截面的外侧表面,横向纤维因冷弯而被拉伸,相应的纵向纤维存在着收缩的趋势,由于受到周围其他部分的变形约束限制,纵向纤维无法收缩,从而导致沿外侧表面纵向产生残余拉应力;同理,在横向内侧表面,横向纤维因冷弯而被压缩,相应的纵向纤维存在着拉伸趋势,由于受周围变形限制而无法拉伸,导致沿内侧表面纵向产生残余压应力。

残余应力虽然是自相平衡的,对钢构件在外力作用下还是有一定影响。残余应力会影响构件的静载强度、构件的疲劳强度、构件的脆性、应力腐蚀开裂及构件的稳定性。所以,想要保证工件具有最好的工作性能,就需要及时对钢构件残余应力进行检测及消除。

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发布时间:2017-11-20 11:07:14
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