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全国职业教育数字化资源共建共享 W-* 焊接技术课题 编号：ZYKC201117 welding 内应力对杆件受压稳定性的影响 华侨大学 内应力对杆件受压稳定性的影响 由于焊接残余应力在构件内部平衡，因此构件截面上同时存在压应力和拉应力，压应力和拉应力分布在不同区域。当构件承受压力外载荷时，外加压力和压缩内应力叠加，将使压应力区内的金属首先达到屈服强度σs，屈服区内的应力不再增加，则使该区丧失了进一步承受外载荷的能力。就整个构件来说，这相当于削弱了构件的有效承载面积。对于拉应力区，拉应力与外载荷引起的压缩应力作用方向相反，这将使拉应力区晚于其他部分达到屈服强度σs，所以该区还可以继续承受外力。 内应力对杆件受压稳定性的影响 当长细比较大（λ150）时，临界失稳应力σcr的值较低，这将造成外载压力与残余压应力的和达到σs之前就发生失稳 （ σcrσs）。此时，内应力对构件的稳定性无影响。当长细比较小（λ30），相对偏心又不大（0.1）时，临界失稳应力主要取决于杆件的全面屈服，因而内应力也不会影响杆件的稳定性。当长细比λ介于前述两种情况之间时，会影响到杆件的稳定。以焊接H形受压杆件为例，其纵向焊接应力分布如图1-6a所示，承受外加压力F并产生压应力σp，受压后的应力分布如图1-6b所示。 图1-6 受压焊接杆件工作应力的分布 a）受压前 b）受压后 内应力对杆件受压稳定性的影响 用气体火焰对翼板侧边进行一次加热（或用气割加工翼板），或在翼板上加焊盖板（见图1-7），就可以在翼板侧边产生拉应力，这样可使构件受压后的临界应力提高20%-30%，基本上与经过高温回火消除应力处理后的情况相当。 图1-7 带气割边及带盖板的焊接杆件的内应力分布 内应力对杆件受压稳定性的影响 对于图1-8所示的箱形结构，由于拉应力区远离中性轴，因此消除残余应力前后的临界失稳应力变化不大。 图1-8 焊接箱形杆件的内应力分布 图1-9 残余应力对焊接杆件受压失稳强度的影响 内应力对杆件受压稳定性的影响 图1-9给出了几种用不同方法制造的截面受压构件的相对临界失稳应力与细长比λ的关系。当杆件的λ较大，杆件的临界应力比较低，如果内应力的数值也较低，在外载与内应力之和 尚未达到σs时杆就会失稳，如图1-9中BE五段欧拉曲线所示，此时内应力的存在并未导致杆件的提前屈服，因而对杆件的失稳没有影响。当杆件的λ比较小，若相对偏心r不大，其临界应力主要取决于杆件的全面屈服，内应力也不致产生影响。对比不同制造方法可以看出，消除了残余应力的杆件和气割板件焊接而成的杆件（曲线CDB段）具有比轧制板件直接焊成的杆件（曲线AB段）更高的相对临界失稳应力。也就是说，由气割板件焊接而成的杆件的稳定性与整体热轧而成的型材杆件的稳定性相当。