实验和理论研究均表明:在结构尺寸形状发生突变的截面附近局部区域,应力急剧增加,而在远离此区域处,应力则逐渐回归均匀分布,这种应力急剧增大的现象称为应力集中。应力集中现象的存在会影响结构的承载能力,但各种材料对应力集中的敏感程度并不相同,塑性材料因有屈服阶段的存在,当局部应力达到屈服极限时,将发生塑性变形,出现应力重新分布,由未屈服的材料来承担,进而使截面上的应力逐渐趋于均匀,因而对于塑性材料,一般可不考虑应力集中的影响;但对于脆性材料,因无屈服阶段,当应力集中处的较大应力达到强度极限时,结构就会首先在该处断裂,所以即使在静载下,也应考虑应力集中对结构承载能力的削弱作用。另外,在冲击载荷或周期性变化的交变应力作用下不论脆性材料或塑性材料,应力集中对其强度都有很大的影响。这也是对于低温设备或疲劳设备要求尽量避免这种截面形状突然变化或要求在尖角处倒圆角的原因。残余应力常常是由材料中的缺陷引起的。上海无损应力分布规律
热时效通过加热炉,加热棒等加热措施, 使构件在加热作用下升温到能使构件释放残余应力所需的指定温度,并进行相应的工艺处理,使环境的温度维持数小时后,然后通过工艺处理完成降温来实现残余应力的降低的过程称为热时效。该方法消除残余应力的效果明显, 在目前的构件、材料生产中经常被使用, 但是该方法需要搭建完善的加热系统,整体成本较高,且耗能巨大,并且会对环境造成严重污染。同时该方法多数运用在大结构刚体, 对于一些小型的精密零件就显得无能为力。因为这些明显的劣势,热时效目前大有被振动时效取代的趋势。上海应力从什么算起根据材料的特性和需求,残余应力可能需要被控制。
不受工件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制,特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便。可直接将焊趾处的焊接余高、凹坑、咬边处理成圆滑的几何过渡,从而有效降低应力集中系数。可去除焊趾处的微观裂纹、熔渣缺陷,抑制裂纹的提前萌生。因为豪克能消除应力处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素,如残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等,所以是目前提高焊缝疲劳性能较有效的方法,且有事半功倍之效果。更适用于大型结构件的工地焊缝、超高较低处焊缝、焊接修复焊缝的消除应力处理。环保、节能、安全、无污染,施工现场使用更显灵活方便。
消除焊接残余应力的一些方法:焊接残余应力的危害主要是与外载荷产生的应力叠加,局部区域应力过高,使结构承载能力下降,引起裂纹和变形,使焊件形状和尺寸发生变化,需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。工程上我们主要用退火处理,火温度越高,保温时间越长,消除焊接残余应力的效果越好。但是温度过高,使工件表面氧化比较严重,组织可能发生转变,影响工件的使用性能,存在弊端。在低温消除焊接残余应力时,材料组织和性能变化甚微,几乎不影响材料的使用性能,而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小,这就可以在材料的力学性能和组织基本上不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。构件承受变载荷应力达到一定数值,经过多次循环加载后,结构中的残余应力逐渐降低,即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。振动法的优点是设备简单、成本低,时间比较短,没有高温回火时的氧化问题,已在生产上得到一定应用。残余应力的变化可能会导致材料发生变形。
传统消除残余应力的方法包括自然时效以及热时效两种,两种方法均能在一定程度上消除构件残余应力,稳定和提高构件的精度,但这两种方法也都有自身的缺陷。随着科技发展,“长江前浪推后浪”,解决老问题不断涌现出更优越的新工艺。现在通过对比,我们来看看振动时效是如何把老工艺拍在沙滩上的自然时效。将金属构件放置在露天中,利用自然环境中的振动条件或者白天黑夜交替形成的温度差等, 经过半年到一年长时间的闲置,使构件通过长期时间的热胀冷缩等作用形成构件内部的残余应力释放。自然时效方法降低的残余应力有限,效率低下,处理的时间相对太长,无法匹配产品的周期并且占用大面积的空间,因此目前在生产实践中很少得到应用。残余应力的研究对于支撑现代制造和工程技术有着不可替代的作用。上海应力从什么算起
残余应力可能会导致材料的性能下降。上海无损应力分布规律
振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力,以防止零件尺寸变形和开裂。无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观,并优于热时效。投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉,现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大,如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉,不只造价昂贵、利用率低,而且炉内温度很难均匀,消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加,使构件局部产生塑性变形而释放应力。上海无损应力分布规律
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