第十二章 焊接变形与焊接应力 第一节 焊接应力与焊接变形产生的原因 一、应力与变形概述 假设有一钢制杆件，在其两端施加大小为P 的拉力，这时，杆件将因拉力P 的作用而伸长△ι =ι1-ι ，即产生变形，如图 9-1（a）所示；同时、杆件内将出现抵抗变形，与外力P 相平衡的内力N，如图 9-1（b）所示。若沿任一横截面 m －m 处假想地将杆件分为两段，建立任意一段的平衡方程，就可以求得内力N 与外力P 大小相等，方向相反。通常用应力的大小，即物体单位截面上所出现内力的大小来表示外力作用的大小。应力常用σ 表示，单位为MPa。 材料相同而截面积不同的物体，作用同样大小的外力，所产生的变形量也不相同。截面积越小的物体变形越大；截面积越大的物体变形越小。这是因为，当施加同样大小的外力时，截面积越小的物体其单位截面上所产生的内力越大，即应力越大；而截面积越大的物体其单位截面上所产生的内力越小，即应力越小。也就是说，变形的大小是由外力所引起的应力的大小来决定的，作用的外力越大，所引起的应力越大，变形也就越大。 但是，应力并不都是由外力引起的。比如温度应力就是在没有外力作用的条件下，由不均匀的加热或冷却过程造成的，因此，温度应力是内应力。 二、均匀加热与冷却条件下的应力与变形 假设有一钢制杆件搁在支点上，设想其两端有三种不同的约束状态，来分析讨论三种情况下对杆件进行均匀加热与冷却时的应力与变形： 第一种情况，杆件两端无任何约束，如图 9-12 所示。加热时，杆件必然由于受热膨胀而变粗伸长，如图虚线所示。所变化的量取决于加热温度的高低，温度越高，变形越大。在冷却过程中，杆件必将由于冷却收缩而趋于恢复到原来的尺寸。由于在受热膨胀和冷却收缩过程中，杆件的变形均未受到任何约束，最后当温度完全恢复到原来的温度状态时，该杆件必将完全恢复到原来的尺寸（如图中实线所示），没有任何应力和变形产生。 第二种情况，杆件两端的刚性约束只限制杆件的伸长变形，对其收缩变形没有约束作用。当对杆件进行加热时，同样由于受热膨胀，杆件要伸长。但由于两端约束的限制，杆件的伸长变形不能自由进行，相当于在其两端施加了压力。于是，杆件将产生压缩变形，同时，杆件中将有压应力产生。加热时的情况如图 9-3（a）所示，图中用表示压应力。 （a） （b） 图 9-3 杆件两端刚性约束之一 现在再来讨论该杆件在冷却时的应力与变形情况，也就是说，当温度完全恢复到原...
