焊接局部应力集中是怎么回事

A. 应力集中产生的原因及后果

简单说：

原因：
对于不同的加工方式，应力集中产生的根本原因不一，
比如 焊接应力集中根本原因为焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却。
后果：
对焊接件结构的强度及使用性能产生影响。

B. 引起焊接结构应力集中的因素有哪些

焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响。①对强度的影响：如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，而焊件又在低于脆性转变温度下工作，则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数 [6][min]/[6][max]和循环应力的最大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随[6][min]/[6][max]的降低而加剧（例如对交变疲劳强度的影响大于脉冲疲劳）,随[6][max]的增加而减弱。当[6][max]接近于屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。②对刚度的影响：焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。焊件的刚度会因此而降低。③对受压焊件稳定性的影响：焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性将因此而降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面（如工字形截面）杆件的影响比封闭截面（如箱形截面）的影响大。④对加工精度的影响：焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。焊件的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。⑤对尺寸稳定性的影响：焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。⑥对耐腐蚀性的影响：焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。

C. 什么是应力集中

应力集中是指结构或构件的局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。

应力集中是弹性力学中的一类问题，指物体中应力局部增高的现象，一般出现在物体形状急剧变化的地方，如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束处。

应力集中能使物体产生疲劳裂纹，也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。在应力集中处，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限（见材料的力学性能）而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算得到的理论峰值应力。

(3)焊接局部应力集中是怎么回事扩展阅读：

详细介绍：

应力集中是应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。

应力集中会引起脆性材料断裂；使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹。在应力集中区域，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限（见材料力学性能）而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算出的理论峰值应力。

反映局部应力增高程度的参数有理论应力集中系数α，它是峰值应力和不考虑应力集中时的应力（即名义应力）的比值，它恒大于1，且与载荷的大小无关。

对受单向均匀拉伸的无限大平板中的圆孔，α=3。由光滑试样得出的疲劳极限和同样材枓制成的缺口试样的疲劳极限之比，称为有效应力集中系数，它总小于理论应力集中系数，一般可由后者按经验公式得到它的近似值。

1898年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的结果。1909年俄国的G.V.科洛索夫求出椭圆孔附近应力集中的公式。

20世纪20年代末，苏联的N.I.穆斯赫利什维利等人把复变函数引入弹性力学，用保角变换把一个不规则分段光滑的曲线变换到单位圆上，导出复变函数的应力表达式及其边界条件，进而获得一批应力集中的精确解。

各种实验手段的发展也很快，如电测法、光弹性法、散斑干涉法、云纹法等实验手段（见实验应力分析）均可测出物体的应力集中。

随着科技的进步，计算机和有限元法以及边界元法的迅速发展，为寻找应力集中的数值解开辟了新途径。

为了避免材料或构件因应力集中而造成的破坏，工程上主要采取以下一些措施：

①表面强化：对材料表面作喷丸、滚压、氮化等处理，可以提高材料表面的疲劳强度；

②避免尖角：即把棱角改为过度圆角，适当增大过渡圆弧的半径，效果更好；

③改善零件外形；曲率半径逐步变化的外形有利于降低应力集中系数，比较理想的办法是，采用流线型型线或双曲率型线，后者更便于在工程上应用；

④孔边局部加强：在孔边采用加强环或作局部加厚均可使应力集中系数下降，下降程度与孔的形状和大小、加强环的形状和大小以及载荷形式有关；

⑤适当选择开孔位置和方向：开孔的位置应尽量避开高应力区，并应避免因孔间相互影响而造成应力集中系数增高，对于椭圆孔，应使其长轴平行于外力的方向，这样可降低峰值应力；

⑥提高低应力区应力，减小零件在低应力区的厚度，或在低应力区增开缺口或圆孔，使应力由低应力区向高应力区的过渡趋于平缓；

⑦利用残余应力：在峰值应力超过屈服极限后卸载，就会产生残余应力，合理地利用残余应力也可降低应力集中系数。

参考资料:网络---应力集中

D. 焊缝构件内为什么会产生应力集中

因为焊接时，在焊缝处造成高温然后又急速冷却，使焊趾部位温差过大，从微观上讲就是此处内部晶格排列不整齐所造成的，可以进行时效处理，例如回火或者振动时效，超声波时效，都可以解决应力集中的问题。

E. 什么是应力集中怎样减少应力集中

应力集中是指结构或构件的局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。

1、表面强化：对材料表面作喷丸、滚压、氮化等处理，可以提高材料表面的疲劳强度；

2、避免尖角：即把棱角改为过度圆角，适当增大过渡圆弧的半径，效果更好；

3、改善零件外形；曲率半径逐步变化的外形有利于降低应力集中系数，比较理想的办法是，采用流线型型线或双曲率型线，后者更便于在工程上应用。

(5)焊接局部应力集中是怎么回事扩展阅读

应力集中不仅与物体的形状及外形结构有关，还与选取材料有关，与外界应用环境也存在不可忽略的关系（如温度因素），

另外，在加工过程中也可能导致应力的改变，例如回火不当引起二次淬火裂纹、电火花线切割加工显微裂纹、机械设计时也难免导致某部位的应力集中。

参考资料来源：网络-应力集中

F. 应力集中的原因是什么

应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。
由于缺口部分不能承受外力，这一部分外力要由缺口前方的部分材料来承担，因而缺口根部的应力最大，离开缺口根部，应力逐渐减小，一直减小到某一恒定数值，这时缺口的影响便消失了。