1)对结构静力强度的影响

在静力荷载作用下,由于钢材具有一定塑性,所以焊接残余应力不会影响结构强度。因为当焊接残余应力加上外力引起的应力达到屈服点后,应力不再增大,外力由弹性区域承担,直到全截面达到屈服点为止。这一点可由图3.46作简要说明。

图3.46　残余应力对静力强度的影响

当构件无残余应力时,由图3.46(a)知其承载力为N=htfy;当构件有残余应力时,图3.46(b)给出了纵向残余应力的分布情况。当施加轴心拉力时,板中残余应力已达屈服强度fy的塑性区域内的应力不再增大,外力N仅由弹性区域承担,焊缝两侧受压区的应力由原来的受压逐渐变为受拉,最后应力也达到fy。由于焊接残余应力在焊件内部自相平衡,残余压应力的合力必然等于残余拉应力的合力,其承载力仍为N=htfy。所以,有残余应力焊件的承载能力和没有残余应力者完全相同,可见残余应力不影响结构的静力强度。

2)对结构刚度的影响

焊接残余应力会降低结构的刚度。对无残余应力的轴心拉杆[图3.46(a)],在拉力N作用下的应变为ε0=N/(htE);对有残余应力的轴心拉杆[图3.46(b)],截面中部塑性区仅发生变形而不再承担外力,外力由两侧的弹性区承担(宽度b<h),在拉力N作用下的应变为ε1=N/(btE)。当拉力N相同时,ε1<ε0,即残余应力使构件的变形增大,刚度降低。(www.daowen.com)

3)对压杆稳定的影响

焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小,抵抗外力增量的弹性区面积和弹性区惯性矩减小,从而降低其稳定承载能力。

4)对低温冷脆的影响

焊接结构中存在着双向或三向同号拉应力场,材料塑性变形的发展受到限制,使材料变脆。特别是在低温下使裂纹容易发生和发展,更加速了构件的脆性破坏倾向。

5)对疲劳强度的影响

由第2章2.3节对焊接结构疲劳应力幅的分析可知,焊缝及近旁高额的焊接残余拉应力对疲劳强度不利。