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不消除残余应力会带来那些影响?

2019-08-29 10:44:55

残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。下面消除应力设备公司小编就来简单说一下不消除残余应力会带来那些影响。


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1、对结构刚度的影响

当外载产生的应力δ与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点fy时,这一区:域的材料就会产生局部塑性变形,丧失了进一步承受外载的能力,造成结构的有效截而积减小,结构的刚度也随之降低。结构上有纵向和横向焊缝时(例如工字梁上的肋板焊缝),或经过火焰校正,都可能在较大的截面上产生残余拉伸应力,虽然在构件长度上的分布范围并不太大,但是它们对刚度仍然能有较大的影响。特别是采用大量火焰校正后的焊接梁,在加载时刚度和卸载时的回弹量可能有较明显的下降,对于尺寸精确度和稳定性要求较高的结构是不容忽视的。

2、对杆件稳定性的影响

当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到fy这部分截而就丧失进一步承受外载的能力,继续承载的杆件的有效截而积减少,杆件刚度降低,稳定承载力降低。残余应力对受压杆件稳定承载力的影响大小,与残余应力的分布位置有关。

残余应力是一个不稳定的应力状态,当构件受到外力、温度等其它因素作用时,由于这些作用应力与残余应力的相互作用,使构件某些局部呈现塑性变形,截而内残余应力重新分布,当外在因素去除时整个构件都要发牛变形。构件在使用过程中,残余应力将发生松弛,所以残余应力影响着构件稳定性。这也是工程部门最关心的问题之一。

消除应力设备公司小编介绍残余应力对构件变形的影响包括两个方面:一方而是构件抗静、动载荷的变形能力;另一方而是载荷卸载后变形恢复的能力。残余应力在这两个方而对构件的影响是很大的,因此人们一直在研究消除这此影响的有效方法。

3、对静载强度的影响

如果材料是脆性材料,由于材料不能进行塑性变形,随着外力的增加,构件中不可能应力均匀化。应力峰值将不断增加,直至达到材料的屈服极限,发生局部破坏,最后导致整个构件断裂。脆性材料残余应力的存在,会使承载能力下降,导致断裂。对于塑性材料,在低温环境下存在三向拉伸残余应力的作用,会阻碍塑性变形的产生,从而也会大大降低构件的承载能力。

对于焊接构件,只要构件和焊道本身具有较好的塑性变形能力(没有低温、动荷载等使钢材变脆的不利因素),残余应力不会降低构件的静力强度。因为有残余应力的构件承受逐渐增大的轴心拉力时,外荷载引起的拉应力将叠加截面的残余应力。在加载过程中,应力不断增加,当叠加总应力达到材料的屈服极限fy,构件中存在残余拉应力的截而提前进入塑性区,后增长的外荷载仅由截而的弹性区承担,随荷载的增大,弹性区减少,塑性区增大,内部应力不断叠加,应力发生重新分布,直至整个截面上的应力达到材料的屈服极限时为止。由于截面残余应力为自相平衡应力分布,故静力荷载相等,即残余应力不会降低构件的静力强度。但是塑性材料在一定条件下会失去塑性,变成脆性或者构件材料塑性较低,残余应力将会影响构件的静力强度。因为构件无足够的塑性变形产生,在加载过程中,应力峰值不断增加,直至达到材料强度极限后发生破坏。因而残余应力对其有影响。

4、对疲劳强度的影响

钢材在循环应力多次反复作下裂缝生成、扩展以致断裂破坏的现象称为钢材的疲劳。残余应力的存在使变荷载产生的应力与残余应力叠加后,应力幅值产生变化,将对结构抗疲劳强度产生影响。因此,如应力集中处存的着残余拉应力较大,疲劳强度就降低。应力集中系数越高,残余应力的影响也就越显著,因此,提高疲劳强度,不仅应从调节和消除残余应力着手,而且应从上艺和设计上来降低结构的应力集中系数,从而降低残余应力对疲劳强度的不利影响。

5、对构件脆性的影响

脆性破坏是指构件在几乎不存在塑性变形情况下突然开裂,并快速在整个截面内传播直至破坏。它在低温或者变形速率增加情况下最容易发生。

焊接结构中残余应力的存在(残余应力较高时可达fy) 时,在外荷载的作用下,有效比例极限降低,部分截而提前进入屈服。这部分截而在塑性变形后,材料的塑性变形能力降低,呈脆性。因此,残余应力的存在,使部分截面出现脆性性能,加剧了构件脆性破坏的可能性。

裂纹扩大时结构脆断的重要原因。消除应力设备公司小编介绍焊缝冷却时的收缩收缩作用受到约束,有可能出现裂纹,在板厚较大的焊接结构中尤其明显。例如在两块厚板T形连接时,当两块板间未留缝隙而不能相对移动时,焊缝因收缩受到约束因产生拉应力有可能促使开裂,如果在两块板之间垫上软钢丝留出缝隙,焊缝收缩有余地,裂纹就不会出现。

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