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拉应力区的应力大小为：1压应力区的应力大小为：
0?B?b?????10b????sb??2
b?b?m0?2??s?B?s??sbB?b1?m1?B
?（1）加载P
现在我们来看看残余应力与P产生的应力叠加以后构件各区域的实际应力又是怎样的呢？
?0?????s 11拉应力区：
????压应力区：
?202??s1?m??m???m?s??s??s1?m1?m1?m
???加载P所产生的拉应变：
??实E??s(1?m)E??1?m?s
（2）卸载－P
把卸载过程看着施加一个负的P载荷，
由于卸载过程中构件的整个截面都参加工作，所以－P在构件内产生的名义应力和实际应力是一致的，都是－βζs
－βζs与构件内各区的原有应力叠加，结果是：
????1????s??s???s??1????s1拉应力区：
1?m1?m???1?m???1????m???1????0?ss21?m1?m压应力区：
???2??2???s???m?s???s???m???m??s
???卸载所产生的应变：
???s????sE
16. 二次变形及其原理
卸载后构件的尺寸没有恢复到加载前，而是产生了新的变形,我们把这个变形叫二次变形。
ⅠⅡ
原理：加载时的应变ε与卸载时的应变ε是不相等的，
?????m???s???s??s 1?m1?m?它们的差值为
m??s 1?m17.如何调节焊接残余应力？消除焊接残余应力的方法有那些？ 调节焊接残余应力：1、采取合理的焊接顺序和方向 （1）尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量大的焊缝。
（2）先焊工作时受力大的焊缝。
（3）拼板时应先焊错开的短焊缝，再焊直通的长焊缝。 2、反变形3、锤击或碾压焊道4、加热减应法： 消除残余应力的方法 1、整体高温回火
将整个焊接件加热到一定的温度（600～650℃），保温一段时间再冷却。消除应力的效果主要取决于加热温度和保温时间，回火温度越高，保温时间越长，应力也就消除的越彻底。 2、局部高温回火
对整体回火有困难的大型结构，处理的方法是把焊缝周围的一个局部区域加热，其效果虽然不如整体处理，只能降低应力峰值，调整残余应力的分布，不能完全消除残余应力，有时还会由于部分加热产生新的内应力，所以处理的对象只限于简单的结构，但局部高温处理可以改善接头的机械性能。 3、机械拉伸法
前面在内应力对静载强度及尺寸稳定性的影响中已经讨论了加卸载循环在降低和消除残余应力方面的作用和原理，这里就不多谈了。 4、温差拉伸法
本法的具体做法是：在焊缝两侧各用一个适当宽度的氧—乙炔焰矩加热，造成一个焊缝两侧温度高，焊缝区温度低的温度场，两侧金属受热膨胀对低温区域进行拉伸，抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，从而降低应力。该法的原理与机械拉伸法相同，所不同的只是机械拉伸法用的是外载荷来进行拉伸，而本法是利用局部加热的温差来拉伸。 5、振动法
18.什么叫加热减应法？它有何作用？
在结构的某些部位加热，使它产生的热膨胀带动焊接部位，产生一个与焊缝收缩方向相反的变形，在冷却时加热区的收缩和焊缝的收缩方向相同，使焊缝能自由的收缩，从而降低内应力。
19.焊接残余应力的测定方法有那些？
1、全破坏法（1）切条法（2）逐层铣削法 2、微破坏法（1）小孔法（2）套孔法
3、非破坏法（1）磁测法（2）X射线衍射法
2.各种接头的型式及特点。那种接头的受力是最好的？那种接头的装配要求最简单？
①.对接接头 特点：受力好，装配要求高。
对接接头截面变化平缓，应力集中小，受力状态是各种接头中最好的。但是它的装配要求较高，如果两边母材上下错动，或间隙过大、过小都不行。
②.搭接接头 特点：受力差，装配要求简单。
搭接接头的特点刚好和对接接头相反，应力分布很不均匀，疲劳强度低，但是它们的焊前准备工作及装配要求却很简单。
③.十字接头（丁字接头）
特点：丁字（十字）接头的焊缝向母材过渡较剧烈，力线弯曲严重，应力分布极不均匀，在焊缝跟部和趾部有较大的应力集中 ④.角接接头
对接接头受力最好；搭接接头装配要求简单
3.何为应力集中？它产生的原因有那些？对接头静载强度有无影响？为什么？ 应力集中指接头局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。
产生原因:①焊缝中有工艺缺陷；②焊缝外形不合理；③焊接接头设计不合理。 应力集中的存在表明焊接接头应力分布不均匀，使静载e强度降低
4.对接、搭接、丁字（十字）接头降低应力集中的措施是什么？
①对接接头：在实际生产中只要我们保证焊缝熔透；减小加厚高，使焊缝向母材过渡平顺；提高装配质量，减小焊接错边；选用合适的焊接规范和坡口形式，减小角变形就可以有效的控制对接接头造成的应力集中。②搭接接头：设计搭接接头时，采用联合角焊缝的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。③丁字接头：对重要的丁字接头必须开坡口焊透或采用深熔焊接方法进行焊接。
5.铆焊联合接头和铆焊联合结构有什么不同？它们各自在结构中的作用是什么？
答：既有焊接接头，又有铆接接头的结构称为铆焊联合结构；在同一个接头上既有铆钉又有焊缝，这样的接头叫铆焊联合接头。
铆焊联合接头是一种不合理的接头形式，一般在需要对过去已有的铆接接头进行加固时采用。之所以采用铆焊联合结构是因为铆接也有焊接不能代替的特点：1）铆接接头比焊接接头刚度小，有较大的退让性。2）铆接接头的应力集中系数比某些焊接接头的应力集中系数小，对疲劳强度有利。3）铆接接头在结构中形成的内应力比焊接结构的内应力低。4）铆接结构有较高的止裂性5）铆接还可以减少工地条件下的焊接，从而保证产品质量。
6.何谓应变时效？何谓动应变时效（热应变脆化）？它们的差别是什么？
答：钢材经冷加工（如剪切、冷作矫形、弯曲）产生塑性变形，随后又经过150—400℃加热引起脆化，这一过程叫应变时效；近缝区金属受焊接热循环作用，在某些刻槽尖端附近，及前道焊缝的缺陷附近，将产生很大的塑性变形，这一由热循环引起的塑变将引起更大的脆化，这一过程叫动应变时效，也叫热应变脆化。 先产生塑变，后进行加热的叫应变时效；
塑变和加热同时进行的叫动应变时效，也叫热应变脆化。 7. 何谓高组配接头？何谓低组配接头？ 高组配接头：（焊缝金属强度大于母材强度） 低组配接头：（焊缝金属强度低于母材强度也叫软层接头） 8. 控制相对宽度提高软层接头强度的原理是什么？
软层接头的焊缝金属受的是三向应力，而三向应力状态总是使材料变形困难，强度增加，焊缝宽度越小径向拉应力就越大，三向应力状态就越严重，强度提高的就越大，所以减少焊缝相对厚度提高接头强度的原因就是：高强的母材阻碍焊缝金属的变形，使之受三向应力状态而强化。
9.焊接接头设计的强度原则是什么？答；接头和母材等强的原则 10. 举例说明什么是工作焊缝，什么是联系焊缝？
答：联系焊缝：只传递部分载荷，使被联结构件产生协调变形的焊缝。 工作焊缝：传递全部载荷，一旦断裂，结构立即失效的焊缝。
（一种焊缝与被连接的元件是串联的，承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就立即失效，这种焊缝称为工作焊缝，其应力称为工作应力。另一种焊缝与被连接的元件是并联的，仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，这种焊缝称为联系焊缝，其应力称为联系应力。） 11. 焊接接头强度计算的假设。
答： 1、焊趾处和加厚高等处的应力集中，对接头强度没有影响。 2、残余应力对于接头强度没有影响
3、接头的工作应力是均布的，以平均应力计算。 4、正面角焊缝与侧面角焊缝的强度没有差别。
5、焊脚尺寸的大小对于角焊缝的强度没有影响。
6、角焊缝是在切应力的作用下破坏的，按切应力计算强度。 7角焊缝的破断面（计算断面）在角焊缝截面的最小高度上。a?K2?0.7K
8、加厚高和少量的熔深对接头的强度没有影响。 12. 各种焊接接头及受力形式的静载强度计算。
掌握表3-2中所有公式的应用， 第四章 焊接结构的脆性断裂 1.什么是脆性断裂？它有何特点？ 答：断裂前没有或只有少量塑性变形，断裂突然发生并快速发展的断裂形式称为脆性断裂 特点：（1）断裂时工作应力很低，一般低于材料的屈服极限。（2）脆断的裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始的。（3）温度降低脆断倾向增加。（4）脆性断口平齐而光亮且与正应力垂直
2.影响金属脆性断裂的主要因素是什么？
答：1、应力状态2、温度3、加载速度4材料状态
3.正断抗力Sot，剪断抗力tT，剪切屈服限tk，力学状态图，应力状态软性系数?=?τmax/σmax概念。
答：正断抗力Sot ：试件中的最大正应力达到Sot时，出现正断，属于脆性断裂。 剪切屈服限tT ：试件中的最大切应力达到tT时，材料屈服，出现塑性变形。 剪断抗力tk ： 试件中的最大切应力达到tk时，产生剪断，属于塑性断裂。 力学状态图：设纵轴表示切应力，横轴表示正应力，当一种材料确定了，
也就知道了正断抗力Sot、剪断抗力tk和剪切屈服限tT则可做出右图，在该图上通过Ｏ点的任一条直线其斜率都为ηmax/ζmax，表示一种加载方式的应力状态，应力状态软性系数?=ηmax/ζmax
4.应力状态、温度、加载速度对脆性断裂影响的分析
答①应力状态：可见同一构件、同样大小的载荷用不同的方式加载,它产生的最 大正应力ζmax和最大剪应力ηmax的数值及比值ηmax/ζmax是不同的,这些 差别对材料的脆断是有影响的,这个就是看载荷造成的最大正应力ζmax和最大 剪应力ηmax中是ζmax先达到正断抗力Sot,还是ηmax先达到剪断抗力tk,前者 产生脆断，后者产生韧断.
②温度：温度主要影响材料本身的正断抗力Sot、剪断抗力tk和剪切屈服限tT 值，随着温度的上升Sot基本不变，而tT却很快下降，这一结果就相当于改变 了力学状态图的形状，使图形变矮了，使得原本可以先和Sot相交的应力状态变 得先与tk相交了，使材料由原来的脆性断裂变为延性断裂。
T↑ → tT↓Sot不变 → 脆性 ↓
③加载速度：加载速度主要影响材料的剪切屈服限tT 值，随着加载速度的提 高，剪切屈服限tT提高而正断抗力Sot基本不变，这就使得力学状态图变高 了，使得本来先与tT相交的应力状态变得先与Sot相交了，材料将由韧性断 裂变为脆性断裂。加载速度 ↑ →tT↑Sot不变 → 脆性↑ 5.用力学状态图分析为什么结构中不允许存在三向交叉焊缝？
答：单轴拉伸时，ηmax/ζmax＝１／２，而三轴拉伸时，主应力为ζ1、ζ2、ζ3且ζ3≠0 则ζmax =ζ1 ，可见比值ηmax/ζmax下降了，所以脆断的危险性加大了。当ζ1 = ζ2 = ζ3时ηmax/ζmax = 0 ，在力学状态图上为横轴，说明材料必然是脆断。三向交叉
焊缝为三向等轴应力状态，结构中若允许存在三向交叉焊缝，结构必然脆断，故要避免。 6.为什么在单向应力场中的裂纹尖端缺口根部会产生三轴应力状态呢？
在受力过程中由于应力集中的原因，缺口根部的应力必然很大，在它的作用下缺口根部的材料将伸长，根据体积不变原理，材料在某方向上的伸长必然引起其他两个方向即宽度和厚度方向上的收缩，但由于缺口平面上不承受应力，所以没有横向收缩，缺口尖端以外的材料受到的应力较小，引起的横向收缩也较小，可见横向收缩是不均匀的，使得缺口较大的横向收缩受阻，结果产生横向和厚度方向的拉伸应力，这样就在缺口根部出现了三向应力。 7.NDT（无延性转变温度），FTE（弹性断裂转变温度），FTP（延性断裂转变温度）的意义及相互的关系，测定方法。
答：存在一个临界温度，低于它材料发生平裂，高于它发生凹裂，此温度称为无延性转变温度，简称NDT
存在一个临界温度，在这个温度以下，裂纹能够向低应力区扩展，高于这个温度，裂纹只能在应力达到屈服点范围内扩展，而不向低应力区扩展，此温度称为弹性断裂转变温度，简称FTE。
存在一个临界温度，在此温度之上，断裂完全是塑性撕裂的，此温度称为延性断裂转变温度，简称FTP。。
如果找到无延性转变温度NDT，则FTE和FTP可按下列经验公式算出： FTE = NDT + 33℃（60 F）
FTP = FTE + 33℃（60 F） = NDT + 66 ℃（120 F） 测定方法：爆炸膨胀试验、落锤试验
8.转变温度的概念，冲击试验中评定钢材韧性的标准有那些？ 答：一般来说随着温度的降低材料的脆性增加，当温度降至某个临界值时将出现延性断裂到脆性断裂的转变，这个温度称之为转变温度。 标准：能量标准，断口标准，延性标准 9.焊接结构的哪些特点对脆断有影响?
①刚性大,整体性强,对应力集中敏感.② 接头的应变时效 ③金相组织对脆性的影响 ④焊接缺陷的影响 ⑤角变形和错边的影响⑥ 残余应力的影响
10.防止断裂引发原则（要求结构的一些薄弱环节具有一定的抗开裂性能），止裂原则（一旦裂纹产生，材料应具有将其止住的能力）及与此相对应的开裂临界温度Ti与止裂临界温度Ta,（一般同种材料在同一条件下开裂临界温度Ti低于止裂临界温度Ta）。在实际焊接结构的设计中应当怎样应用这些原则？
答: 抗裂临界温度：对一种材料来说，有一个裂纹引发临界温度，在此临界温度之上，不可能引发脆性裂纹。也叫开裂临界温度。
止裂临界温度:止裂也有一个临界温度，在这个临界温度之上脆性裂纹可以被止住或者不能扩展。
在焊接结构的实际设计中如果仅仅采用抗裂原则，那么一旦开裂，将无法止住，不够安全，如果全部用止裂原则，成本太高，所以实际焊接结构防止脆断的设计是焊接接头用抗裂原则，母材用止裂原则。
这就要求设计人员能够掌握接头和母材的抗裂性能和止裂性能方面的资料，这些资料主要是指抗裂临界温度和止裂临界温度。 11.预防焊接结构脆断的措施有那些？
答：1.正确选材 ；2.采用合理的焊接结构设计①尽量减少结构和焊接接头部位的应力集中，②尽量减少结构的刚度（比利时的桥立杆和舷杆的焊接）③不采用过厚的截面④对次要焊缝的设计，应与主要焊缝一样给予足够重视。不在受力构件上随意加焊附件。⑤减少和消除焊接残余拉应力的不利影响。