之外,沿厚度方向还存在着残余应力(a)(详见附图二十二)。这三种应力可能形成比较 严重的同号三轴应力;会大大降低结构连接的塑性。这就是焊接结构易发生脆性破坏的 原因之 以上分析是焊件在无外加约東情况下的焊接残余应力。若焊件施焊时处在约東状 态,如采用强大夹具或焊件本身刚度较大等,焊件将因不能自由伸缩变形而产生更大的 焊边残余应力,且随约東程度增加而增大。 二、焊接残余变形 如前所述,焊接过程中的局部加热和不均匀的冷却收缩,使焊件在产生残余应力的 同时还将伴随产生焊接残余变形,如纵向和横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形和 扭曲变形等(详见附图二十三) 三、焊接残余应力和残余变形的影响 1.焊接应力对结构性能的影响 (1)静力强度对于具有一定塑性的钢材,在静力荷载作用下,因焊接残余应力是 自相平衡力系,它不影响结构的静力强度。 (2)刚度当残余应力与外加荷载的应力同号相加以后,该部分材料将提前进入屈 服阶段,局部形成塑性区而刚度降为零,继续增加的外力将仅由弹性区承担,因此构件 变形将加快,刚度降低 (3)构件的稳定性轴心受压、受弯和压弯构件等可能在荷载引起的压应力作用下, 而丧失整体稳定(即发生屈曲)。这些构件中荷载引起的压应力与截面残余压应力叠加时 会使部分截面提前达到受压屈服强度而进入塑性受压状态。这部分截面丧失了继续承受 荷载的能力,降低了刚度,对保证构件稳定也不再起作用,因而将降低构件的整体稳定 (4)疲劳强度和低温冷脆由于残余应力可能为三向号应力状态,材料在这种应力 状态下易转向脆性,使裂纹容易产生和开展,疲劳强度也因而降低。尤其在低温动载作 用下,更易导致低温脆性断裂。 2.焊接残余变形对结构的影响 焊接残余应力不仅影响结构的尺寸,使装配困难,影响使用质量,而且过大的变形 将显著降低结构的承载能力,甚至使结构不能使用。因此,在设计和制造时必须采取适 当措施来减小残余应力和残余变形的影响。如果残余变形超出验收规范的规定,必须加 以矫正,使其不致影响构件的使用和承载能力。 四、减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法 残余应力和残余变形在焊接结构中是相互关连的。若为了减小残余变形,在施焊时 对焊件加强约束,则残余应力将随之增大。反之则相反。因此,随意加强约束并不尽合 理。正确的方法应从设计和制造、焊接工艺上采取一些有效措施。 1.合理的焊缝设计 (1)焊缝尺寸要适当,焊脚尺寸不宜过大,在构造容许范围内,宜用细长焊缝,不- 26 - 之外，沿厚度方向还存在着残余应力(  z )(详见附图二十二)。这三种应力可能形成比较 严重的同号三轴应力；会大大降低结构连接的塑性。这就是焊接结构易发生脆性破坏的 原因之一。 以上分析是焊件在无外加约束情况下的焊接残余应力。若焊件施焊时处在约束状 态，如采用强大夹具或焊件本身刚度较大等，焊件将因不能自由伸缩变形而产生更大的 焊边残余应力，且随约束程度增加而增大。 二、焊接残余变形 如前所述，焊接过程中的局部加热和不均匀的冷却收缩，使焊件在产生残余应力的 同时还将伴随产生焊接残余变形，如纵向和横向收缩、弯曲变形、角变形、波浪变形和 扭曲变形等(详见附图二十三)。 三、焊接残余应力和残余变形的影响 1.焊接应力对结构性能的影响 (1)静力强度 对于具有一定塑性的钢材，在静力荷载作用下，因焊接残余应力是 自相平衡力系，它不影响结构的静力强度。 (2)刚度 当残余应力与外加荷载的应力同号相加以后，该部分材料将提前进入屈 服阶段，局部形成塑性区而刚度降为零，继续增加的外力将仅由弹性区承担，因此构件 变形将加快，刚度降低。 (3)构件的稳定性 轴心受压、受弯和压弯构件等可能在荷载引起的压应力作用下， 而丧失整体稳定(即发生屈曲)。这些构件中荷载引起的压应力与截面残余压应力叠加时， 会使部分截面提前达到受压屈服强度而进入塑性受压状态。这部分截面丧失了继续承受 荷载的能力，降低了刚度，对保证构件稳定也不再起作用，因而将降低构件的整体稳定 性。 (4)疲劳强度和低温冷脆 由于残余应力可能为三向号应力状态，材料在这种应力 状态下易转向脆性，使裂纹容易产生和开展，疲劳强度也因而降低。尤其在低温动载作 用下，更易导致低温脆性断裂。 2.焊接残余变形对结构的影响 焊接残余应力不仅影响结构的尺寸，使装配困难，影响使用质量，而且过大的变形 将显著降低结构的承载能力，甚至使结构不能使用。因此，在设计和制造时必须采取适 当措施来减小残余应力和残余变形的影响。如果残余变形超出验收规范的规定，必须加 以矫正，使其不致影响构件的使用和承载能力。 四、减小焊接残余应力和焊接残余变形的方法 残余应力和残余变形在焊接结构中是相互关连的。若为了减小残余变形，在施焊时 对焊件加强约束，则残余应力将随之增大。反之则相反。因此，随意加强约束并不尽合 理。正确的方法应从设计和制造、焊接工艺上采取一些有效措施。 1.合理的焊缝设计 (1) 焊缝尺寸要适当，焊脚尺寸不宜过大，在构造容许范围内，宜用细长焊缝，不