残余应力的产生与分布规律

　　构件中的力学缺陷主要是指残余应力，它的产生主要是由钢材热轧以及板边火焰切割、构件焊接和校正调直等加工制造过程中不均匀的高温加热和冷却所引起的。其中焊接残余应力数值最大，通常可达到或接近钢材的屈服强度。

　　H型钢在热轧后的冷却过程中，翼缘板端的单位体积的暴露面积大于腹板与翼缘交接处，冷却较快。腹板与翼缘的交接处，冷却较慢。同理，腹板中部也比其两端冷却较快。后冷却部分的收缩受到先冷却部分的约束产生了残余拉应力，而先冷却部分则产生了与之平衡的残余压应力。因此，截面残余应力为自平衡应力。

　　热轧或剪切钢板的残余应力较小，常可忽略。用这种带钢组成的焊接工字形截面，焊缝处的残余拉应力可能达到屈服点。

　　对火焰切割钢板，由于切割时热量集中在切割处的很小范围，在板边缘小范围内可能产生高达屈服点的残余拉应力，板的中部产生较小的残余压应力。用这种钢板组成的焊接工字形截面，翼缘板的焊缝处变号为残余拉应力。

　　热轧型钢中残余应力在截面上的分布和大小与截面形状、尺寸比例、初始温度、冷却条件以及钢材性质有关。焊接构件中残余应力在截面上的分布和大小，除与这些因素有关外，还与焊缝大小、焊接工艺和翼缘板边缘制作方法(焰切、剪切或轧制)有关。

　　量测残余应力的方法主要有分割法、钻孔法和X射线衍射法等，但应用较多的是分割法，这是一种应力释放法。其原理是：将构件的各板件切成若干窄条，使残余应力完全释放，量测各窄条切割前后的长度，两者的差值就反映出截面残余应力的大小和分布。焊接构件的残余应力也可应用非线性热传导、热弹塑性有限元法分析求得。

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