【哈爾濱工業大學】《焊接結構學》精品課 P32 - 33. 33 焊接應力與變形（七）

我們對兩側這個接觸來講 整個過程中 它是有升溫降溫的過程 但是它升溫降溫之後 那麼它的由於這個位置沒產生什麼這個屈服啊 沒產生這個沒有沒有這個速度變形 那它這個降回來之後 那麼它的這個自由變形應該是多少 就是我這個邊界 我們看邊界的話 就這個位置升溫上去 然後再降到室溫 沒有發生速度變形 那麼這個位置它的這個 它這個自由變形量應該是多少 這個變形量應該是零 對吧 那麼這個時候它的外觀變形量是什麼呢 它外觀變形量是怎麼樣的 它外觀變形量不說嗎 剛纔說了嗎 這個外觀變形量 1V1呢 是個小於零的數字吧 對吧 是不是 那這樣的話 它一減的應該是這個內部變形量 應該是多少 1V1-1V1 對吧 那這樣的話 那它這個位置呢 它這個應變的應該是小於零的 對吧 小於零的 你小於零的話 就說明這些位置是壓的 對吧 壓縮的 那麼這個和加熱過程不一樣 在哪裏 加熱過程中 由於這個我中間受熱 使得整個的這個外觀變形量呢 是正值冷卻回來之後 我們這時候這個外觀變形量變成負值 那這個這個過程中的肯定是有一個有這麼一個時間 正好是這個外觀變形量爲零的時候 對吧 肯定是有這麼一個時間 大家可以想象 因爲加熱過程中呢 這個板變長了 整個我們要以平面來看變長了 冷卻過程中又比原來的變短了 肯定是有這麼一個過程的 但是我們就說這個過程是很耐的 比如飛機進行在什麼時候 我們就飛機到最後這個區域 最後的這個時刻 它這個位置就是受到一個 受到一個 壓壓力的 那麼這個壓壓力的大小 那麼就最後呢 我們就看這個這個一個形容義呢 到底有多大 如果是這個一個形容義超過了 它在這個時候 它的這個驅逐應力的話 那麼這個時候它就是 那我看下這個那麼這個圖呢 是這個我們前面講的是把整個的這個這個結構啊 分了好幾個好幾塊分了好多個塊 就是不同位置取了幾個幾個幾個截面出來 那我現在看一下就是就在現在這個狀態下 那麼這個時候它這裏面的應力應變到底是個怎麼樣的一個變化過程 這個位置的相當於這個龍池啊 這個位置 然後這個這條線的就是六百度那條等紋線 然後這條線的就是最高溫度的一條最高溫度的一條線 那麼這個圖呢 這個提出的是這個是一個德國人的提出來的拉達一提出來 那麼他這個人還在漢語結構還是挺有名的一個人 這個圖呢 提出的也挺有意思 我們可以在這裏一起分析一下 我們看一下對於這個在龍池前方比較遠的這麼一個點 那麼這一點它的應力應變是個什麼關係呢 隨着加熱的過程進行 這一點呢 離這個龍池比較遠 在龍池前方 那我們在這個漢街呢 在持續這個龍池或者這個熱源的持續進行 那麼持續進行會對前方那個金屬產生一個什麼作用呢 那個就是前方這點 它這個這個時候它的溫度會怎麼樣嗎 會逐漸升高 那這個時候它的這個應變呢 是什麼應變呢 所以這點在溫度升高 想一下這時候它的應變是什麼應變呢 它這個地方它想自由變形 對吧 想想這個想這個想變形或想怎麼樣 但是在這個我這個溫度的作用下 那麼這點大家先想想這點應該受到一個什麼力的作用嗎 是受到一個拉應力的作用呢 還是受到一個壓應力的作用 那這點溫度怎麼樣變 大家看一下這點溫度該怎麼變 這點的溫度應該是持續慢慢上升的一個過程 對吧 應該是個上升的溫度 因爲在那個條最高溫度線前面嘛 這個點的溫度是在持續的上升 那麼在對於持續上升的這個溫度這個點 那它受到的這個 受到的這個力應該是什麼呢 應該受到壓應力 對吧 受到壓應力的話就說明這個就應該在這個區域裏邊 對吧 要不在這邊呢 要不在這邊 對吧 應該在哪邊呢 應變應該是什麼應變呢 這個1V1E的變化就相對來說就比較小了 那主要是受這個1V1T的這個影響 對吧 1V1T這樣的話應該是什麼 1V1E-1V1T 那這個地方應該受到一個拉應變還是一個壓應變呢 你還是受到一個壓應變吧 是吧 而且呢 這個地方呢 我們可以看還沒有到達四行區域 那這樣的話 這一點的它這個它的應力應變關係呢 就應該是這樣一個應力應變關係 對吧 隨着應變的增加 那麼它的應力在持續的這樣一個關係 那對於這個是什麼關係呢 這個位置會怎麼樣 一樣的吧 應該沒有太大差別 這兩個點大家看一下也都在熔石前面 然後呢 也是在最高溫度線前面 也是在溫度在持續在增加 對吧 那麼它受到應變呢 也是壓應變 然後呢 它這個這個力呢 也是也是一樣的 大家現在來分一下這個點 那麼這個點呢 就是說它這個時候在這個最高溫度線前面 但是同時呢 這個這個地方它由於這個 這個力足夠大 它這個時候這個地方已經產生了這個去腐了 對吧 那麼這個時候它的這個這個應力應變線應該是什麼樣的 它還在這個最高溫度線前面 那就是說它的這個溫度還是在一直在升高的 對吧 這一點它的這個應力應變是個什麼關係 也是受壓肯定是沒問題的 對吧 也是壓縮速性 也是壓縮變形 壓縮的這個應變沒問題 對吧 那只是說呢 到了一定程度之後 到了一定程度之後呢 這時候到了它的這個 一匹馬 S了 對吧 因爲這時候它已經在在這個前面 它已經受到這個這個 這個應變的逐漸增大 到一定程度的時候 這個時候它這個應變量的已經到了它可以驅逐應變量的那個那個那個程度 那這個時候就達到這個情況 這個之後呢 這個應力是不變了 對吧 應力也就不變了 壓應力就這麼大了 但應變會怎麼樣呢 應變會增加 對吧 應變還是會增加 所以說這個應變的還是還是在往這邊走 這裏面就是說有這樣一個一個一個關係 這樣一個關係 現在是這樣一個關係 對吧 所以對於那裏面那個那個這個時候 它經歷的這個應力應變關係的就是這樣一個關係 壓縮 然後到一定程度之後呢 超過了驅逐 然後之後呢 進一步 應變增加 應力不變 這個這一點 當我呢 過了這個最高溫度線之後到了這了 那麼到了這之後呢 是相當於一個什麼過程呢 從這前面這點 這個降溫過程的對吧 這個位置對這點來講 它是從一個那麼高的溫度慢慢又降降溫了 我們看一下降溫的時候 那麼如果還是這一點的話 那麼如果是到了一定程度 假設呢 到這一點的時候呢 剛好到了這個剛好到了這塊 之後過了一條線之後呢 開始產生這個相反方向的那個應變了 拉伸的應變 那麼就這個時候呢 就會它就會這樣 對吧 就這個曲率是這個這個曲率是不變的 開始要回走 就是這個時候它還是受到壓應力 這個沒有問題 對吧 溫度是降了 但是原來它一開始的彈性彈性的壓應力很大 我這個時候呢 是溫度降低了之後呢 這個位置的確是慢慢的又產生拉伸的趨勢 但是不是一下就變成拉應力了 對吧 就這一點還要慢慢的開始慢慢的變成這個遠離條線的慢慢回走 這個應變關係呢 就慢慢的這個壓應力越來越小 相對應變的也越來越小 那麼到了一定程度之後 比如說呢 到了這一點之後 那麼就有可能怎麼樣了呢 就有可能在這個位置的產生拉應力 那麼到一定程度的時候 上面的他應該也有一個這個鋁氣螺絲 對吧 那麼超過了一定溫度範圍之後 比如這一點到這個點的 他這個已經在這個已經距離這個地方很遠了 這個溫度的降了也降了很多了 那這個時候他這個就達到了這個屈服應變 但是這時候他受到這個應變的還是跟原來比的還是壓應變 但是他這個應力呢 已經變正了 對吧 那麼隨着你進一步的增加 他有可能最終的變成這樣一個形式 對吧 變成這樣一個形式 而且如果說我們溫度還在進一步降低的話 我們溫度還在進一步降低的話 那麼最終的還有可能在這個位置能夠往回跑 他這個地方的力還能往回跑 這是由於什麼 由於我們在這個後續的這個降溫的過程中 他這個外觀變形外觀變形 就是從這個原來正的變成負的 他有可能最終讓這個力變得比較小一些 那我們這裏這一點呢 這裏邊這一點呢 我們就沒辦法考慮這個 因爲他已經融化了 對吧 這個地方融石已經把他融化掉了 那麼這樣的話呢 他或者說這個位置呢 我們在降溫的過程中 他一直這一點對這一點來講 他一直處於降溫 對吧 那麼這個時候他的應力應變是個什麼關係 首先呢 他是應變是拉的還壓的呢 他受到拉應變 對吧 受到拉應變的話 應該在這個這個區域 這個這個區域吧 對吧 那應力呢 應力也是拉應力 對吧 也是拉應力 對吧 他應該就是這樣一個關係 對吧 就這樣一個 到一定程度的時候呢 就變得變得變區域了 那麼對於這一點 因爲你的區域 因爲這個區域不區域 那麼整個這個是個拉伸的這個碎形變形區域 就在這裏面呢 他都有拉伸碎形變形 所以這個區域裏面的這個所有的點呢 他都是產生了區域拉伸區域 這個範圍呢 隨着溫度的這個變化的這個 在逐漸的這個 先增高後降低 最終的降到一定程度了 就只有中間這個地方屈服 我們想到這個地方溫度已經降的很低了 這個時候這一點 由於這個協調變形的話 那麼對於這一點來講 和這一點不一樣的地方呢 就又回來了一點 溫度又降下來一點 這個地方他已經不處於屈服的這個這個區間了 那麼他這個地方呢 他有可能在後續的這個慢慢變形變回來之後呢 他又回來了一點 也是這樣 那麼這個圖整個來說呢 就分了這麼幾個區域 一個是壓縮速性區域 對我這條線加熱這條線前面前面這個區域一定範圍內 在這裏邊呢 他就產生了一個壓縮速性變形 之後呢 就在後邊由於這個產生了這個冷卻收縮 我們就產生了一個拉伸的這個速性區域 這個是呢 拉拉一提出的一個原理 大家可以看一下這個圖裏邊 還有很多區域的是空的 對吧 這些區域呢是空的 不知道是什麼東西 那麼這對這個問題呢 這個這個三維球博士呢 就把這個東西進行一個細化 就把這個東西具體分析分成這麼多個區域 當然這邊這裏邊這條線呢 那麼首先呢 就這條線所包圍的區域呢 是600度以上的區域 這個也是用那個假設 600度以上的區域呢 只有速性變形 對吧 沒有這個這個彈性有力 那這樣的話呢 在這裏邊 最後還是最高溫度線還在 那麼對於最高溫度線之前的這個區域 就是完全處於完全的這個壓縮速性 壓縮速性變形 它不產生彈性變形 那麼對於這個這條線之後的 就這條這個最高溫度線之後的這個區域 600度600度以上 這也是600度以上的那個區域 那它呢 是完全受到一個拉伸的速性變形 然後呢 實際上對於前面再往前這一點 也是個壓縮速性變形 但是它只是說了這裏邊的它既有彈性變形 也有速性變形 還有一個區域呢 就是在這個區域 也就是說從這個最高溫度線之前 和這個500度 那麼這條線就是500度的這個線 那麼對於500度前面這些線 這個這個溫度的超過了500度 那麼它呢 隨着這個這個進行 它是實際上它的這個這裏面講彈性在喪失 就是它彈性的慢慢降下來 越來越低 其實就這樣一個區域 然後這個區域呢 就是彈性恢復區域 就是從這一點開始 從這條線開始 或者從這一點開始 彈性的慢慢的恢復 慢慢的恢復 一直恢復到500 恢復到這個彈性 從沒有彈性恢復到有彈性 那麼這個地方呢 是從有彈性 慢慢的跑到一個沒有彈性的那麼一個區域 那麼當然就這個地方 應該是在這個小區域裏 那麼之後呢 就是這個拉伸彈性變形區域 這還有個彈性卸載區域 就是這裏面的彈性變形呢 它沒有發生這個粗性變形的這個區域 只是說一開始的時候 受到一個壓縮的壓陽力 後來呢 它又開始的壓陽力 又慢慢的變小 縮回來了 其實這個分析呢 和這裏面的分析呢 是差不多的 那麼另外一個問題 就是在焊接熱循環過程中的材料的性能 能不能發生變化 這個圖呢 橫座標是溫度 縱座標呢 是硬變或者嚴性 就是它能達到的這個最大的這個粗性的這個硬變量 那麼可以看出呢 隨着這個溫度增加 那麼大家這個隨着溫度增加呢 一開始這個嚴性呢 就是它慢慢的在降低 溫度提高了之後 嚴性慢慢降低 那麼隨着溫度的進一步增加呢 那麼它這個嚴性呢 又慢慢提高了 提高到一定程度之後呢 會有個突然的下降 這個時候這個溫度是大約是多少呢 就在固象線附近的有一個這個嚴性突然下降的這個過程 那麼隨着這個溫度的進一步提高的這個嚴性的這個相當於它這個嚴性的 在慢慢的這個有一點恢復 但是不是很好 快達到它液象線溫度的時候 那麼這個時候它這個嚴性的又突然變得非常好 那關於這個區間爲什麼會出現這個這個現象和它這裏面的這個一些合集元素在這的作用有關 還和這個硬變這個地方硬變有關 那麼對於這塊爲什麼在這個區域 它會出現一個這個嚴性的突然下降了 就是我拉的時候可能它沒有特別大的變形 然後就斷了 相當於我們這個拉伸的時候 大家可以想象如果拉伸的時候 一般來說可以拉的這個硬變可以拉的很大 它也不斷 對剛來講對吧 但是加熱到這個溫度範圍內的時候 基本上沒有特別大的這個變形的形象 它就斷就斷開了 那麼這個原因是什麼呢 大家在上課的時候 這個不知道是劉老師給大家講了 還是梁老師給大家講 可以講到這個 我整個的這個境界 整個這個境界呢 它在這個凝固的過程中 就是這個材料製造的過程中 在凝固的過程中應該是大家看像圖的話 看像圖的話呢 應該也是都是高熔點的東西先熔 對吧 根據像圖來說都是高熔點的先熔解變成固體 對吧 然後低熔點的最後最後 這個最後這個變成固體 對吧 最後凝固 那這樣的話 實際上在我們的境界附近 境界附近 那存在的它這個成分呢 它這個成分就能決定它這個位置 它的熔點呢 就比裏面境內的這個熔點要低 所以我在加熱到一定區域 一定溫度的時候 那到固氧線溫度的時候 那麼就在這個境界的這個位置呢 就可能產生液象 產生液象 產生了一定的液象 那麼液象呢 這時候同時這個液象的周圍呢 又都是這種這種顆粒呢 又都是鋼性的顆粒 對吧 那這樣呢 我一拉的話 那就很快一下就斷掉了 對吧 那麼當然我溫度又特別特別高到一定程度的時候 高到一定程度的時候 那這時候它全變成相當於這裏面全變成液象了 那大家知道液象你拉的話 它巖性是非常好的 對吧 所以就這麼一個有這麼一個區域叫這麼樣一個區域 在這個區域裏邊 它這個就是個巖性不是很好