鋼結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力就是指的焊接殘余應(yīng)力嗎？還是焊接殘余應(yīng)力只是其中的主要部分？

1,鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程是在焊件局部區(qū)域加熱熔化,然后冷卻凝固的熱過程,由于不均勻的溫度場,導(dǎo)致構(gòu)件不均勻的膨脹和收縮,從而使構(gòu)件內(nèi)部殘存應(yīng)力并引起變形,通稱的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形.

2,殘余應(yīng)力是鋼材在熱軋、氧割、焊接的加熱和冷卻過程中產(chǎn)生的，先冷卻部分形成壓應(yīng)力，后冷卻部分形成拉應(yīng)力。

3,焊接殘余應(yīng)力按其方向可劃分為縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力和厚度方向殘余應(yīng)力三種。

4,焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的影響

<1>，剛度——由于在殘余拉應(yīng)力區(qū)域提前進入塑性狀態(tài)而剛度降為零，繼續(xù)增加的外力僅由彈性區(qū)承擔(dān)，因此構(gòu)件變形必然增大，剛度減小。

<2>，靜力強度——殘余應(yīng)力對靜力強度并無影響。

<3>，壓桿的穩(wěn)定承載力——有殘余應(yīng)力的壓桿，在殘余應(yīng)力區(qū)提前進入塑性狀態(tài)，截面的彈性區(qū)減小，桿件的抗彎剛度也相應(yīng)減小，因此其穩(wěn)定承載力降低。

<4>，疲勞強度和溫度冷脆——由于塑性變形受到約束，材料變脆，使裂紋容易產(chǎn)生和開展，疲勞強度也會降低，在低溫情況下，更容易形成冷脆裂紋。

5，焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)的影響

焊接殘余變形不僅影響結(jié)構(gòu)的尺寸，使裝配困難，而且使構(gòu)件產(chǎn)生初偏心和初彎曲等初始缺陷，在受荷載時引起附加內(nèi)力，影響其承載能力。

6，焊接殘余應(yīng)力的分布與大小

殘余應(yīng)力的分布、大小與截面的形狀、尺寸、制造方法和加工過程等有關(guān)，而與鋼材的強度等級關(guān)系不大。

7，減少焊接殘余應(yīng)力和殘余變形的方法：

如上所述，焊接殘余應(yīng)力和殘余變形對結(jié)構(gòu)性能均有不利影響，故應(yīng)減小殘余應(yīng)力并控制殘余變形過大，使其符合〈施工規(guī)范〉的規(guī)定，否則應(yīng)進行矯正。殘余應(yīng)力和殘余變形在焊接過程中是相互關(guān)連的。為了減小殘余變形，在施焊時應(yīng)對焊件進行加強約束。

為了減小我們應(yīng)考慮以下兩個方面：

〈1〉設(shè)計方面

〈2〉制造、焊接工藝方面。

焊接殘余應(yīng)力分類及影響：

焊接殘余變形：焊接的不均勻加熱和高溫區(qū)的熱態(tài)塑性壓縮，使構(gòu)件冷卻后產(chǎn)生一些殘余變形，如縱向縮短，橫向縮短，彎曲變形，角變形和扭曲變形等。

焊接殘余應(yīng)力分類：

1）縱向焊接殘余應(yīng)力；

2）橫向殘余應(yīng)力；

3）沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力；

4）約束狀態(tài)下產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。

焊接殘余應(yīng)力的影響

1）對結(jié)構(gòu)靜力強度的影響：對于具有一定塑性的材料，在靜力荷載作用下，焊接殘余應(yīng)力是不會影響結(jié)構(gòu)強度的；

2）對剛度的影響：焊接殘余應(yīng)力會降低結(jié)構(gòu)的剛度；

3）對壓桿穩(wěn)定的影響：焊接殘余應(yīng)力會使壓桿的撓曲剛度減小，從而必定降低其穩(wěn)定承載力；

4）對低溫冷脆的影響：在厚板和有三軸交叉焊縫的情況下，將產(chǎn)生三軸焊接殘余應(yīng)力，阻礙塑性變形，在低溫下使裂紋容易發(fā)生和發(fā)展，加速構(gòu)件的脆性破壞；

5）對疲勞的影響：焊接殘余應(yīng)力對疲勞強度有不利影響，使焊縫及其附近產(chǎn)生高額殘余拉應(yīng)力。

 減少焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的方法

1）采用合理的施焊次序：例如鋼板對接時采用分段退焊，厚焊縫采用分層焊，工字形截面按對角跳焊等；

2）施焊前給構(gòu)件一個和焊接變形相反的預(yù)變形，使構(gòu)件在焊后產(chǎn)生的焊接變形與之正好抵消；

3）對于小尺寸焊件，在施焊前預(yù)熱，或施焊后回火（加熱至600°C左右，然后緩慢冷卻），可以消除焊接殘余應(yīng)力。也可以用機械方法或氧炔焰局部加熱反彎以消除焊接變形。

合理的焊縫設(shè)計

為了減少焊接應(yīng)力與焊接變形，設(shè)計時在構(gòu)造上采取一些措施：

1）焊接的位置要合理，焊縫的布置應(yīng)盡可能對稱于構(gòu)件重心，以減少焊接變形。

2）焊縫尺寸要適當(dāng)，在允許范圍內(nèi)，可以采用較小焊腳尺寸，并加大焊縫長度，使需要的焊縫總面積不變，以免因焊腳尺寸過大而引起過大的焊接殘余應(yīng)力。焊縫過厚還可能引起施焊時燒穿、過熱等現(xiàn)象。

3）焊縫不宜過度集中。

4）應(yīng)盡量避免三向焊縫相交，為此可使次要焊縫中斷，主要焊縫連續(xù)通過。

5）要考慮鋼板的分層問題，避免垂直于板面?zhèn)鬟f拉力。

此外，為了保證焊接質(zhì)量，還應(yīng)注意：焊縫連接構(gòu)造要盡可能避免仰焊，并且施焊時焊條易于到達。

拓展

殘余應(yīng)力的簡圖一般用直線或不太復(fù)雜的曲線組成。

◆   1、軋制普通工字鋼：翼緣厚度比腹板的厚度大的多，腹板在型鋼熱軋后先冷卻，翼緣在冷卻的過程中受到與其連接的腹板的牽制作用，因此翼緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，而腹板的中部受到壓縮產(chǎn)生壓應(yīng)力；

◆    2、軋制H型鋼：翼緣的尖端先冷卻，因此具有較高的殘余壓應(yīng)力；

◆    3、焊接工字鋼：翼緣具有軋制邊或火焰切割以后又經(jīng)過刨邊的焊接工字形截面，其殘余應(yīng)力與H型鋼類似，只是翼緣與腹板連接處的殘余拉應(yīng)力可能達到屈服強度；

◆    4、具有火焰切割翼緣的焊接工字型截面：翼緣切割時的溫度場和焊縫施焊時類似，因此邊緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，翼緣與腹板連接處的殘余拉應(yīng)力經(jīng)常達到屈服強度；

◆    5、用很厚的翼緣板組成的焊接工字型截面：沿翼緣的厚度殘余應(yīng)力也有很大變化，板的外表具有殘余壓應(yīng)力，板端的應(yīng)力很高可達到屈服強度，而板的內(nèi)表在腹板連接焊縫處具有很高的殘余拉應(yīng)力；

◆    6、焊接箱型截面：在連接焊縫處具有高達屈服強度的殘余拉應(yīng)力，而在截面的中部殘余壓應(yīng)力隨板件的寬厚比和焊縫的大小而變化，當(dāng)寬厚比放大到40時殘余壓應(yīng)力只有0.2fy左右；

◆    7、等邊角鋼：等邊角鋼的殘余應(yīng)力，其峰值與角鋼邊的長度有關(guān)；

◆    8、軋制鋼管：軋制鋼管沿壁厚變化的殘余應(yīng)力，他的內(nèi)表面在冷卻時因受到先已冷卻的外表面的約束故有殘余拉應(yīng)力，而外表面具有殘余壓應(yīng)力。（熱軋圓管的拉壓殘余應(yīng)力都比較?。?/p>

殘余應(yīng)力使構(gòu)件剛度降低，對壓桿的承載能力有不利影響，殘余應(yīng)力的分布情況不同，影響程度也不同。此外，殘余應(yīng)力對兩端鉸接的等截面挺直桿的影響和對有初彎曲柱的影響也是不同的。柱的長度不同，殘余應(yīng)力的影響也不相同。