鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因及影響

殘余應(yīng)力的存在直接影響著構(gòu)件的工作性能，殘余應(yīng)力產(chǎn)生原因以及會(huì)對工件產(chǎn)生哪些影響呢？

鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的殘余應(yīng)力是構(gòu)件在生產(chǎn)和制造過程中產(chǎn)生的塑性變形引起的，是構(gòu)件尚未承受外力作用前存在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一種初始自相平衡力系。在型材熱軋以后的冷卻過程中，在焊接、氣割以及隨后的冷卻過程中，在冷彎校直的制作過程中，都會(huì)產(chǎn)生這類塑性變形，從而不可避免的導(dǎo)致殘余應(yīng)力的存在，所以鋼結(jié)構(gòu)中存在著殘余應(yīng)力是一種普遍現(xiàn)象。且根據(jù)其形狀形成機(jī)理反映出殘余應(yīng)力具有以下的基本力學(xué)特性：殘余應(yīng)力是一種自相平衡的力系；沿構(gòu)件軸線方向截面的縱向殘余應(yīng)力分布和大小受一系列因素影響，諸如截面的形狀和尺寸、型鋼和鋼板的軋制、焊接工藝和材料性能等的影響。一般的說，截面尺寸越大，殘余應(yīng)力也越大。

由于生產(chǎn)的工藝不同，形成的殘余應(yīng)力性質(zhì)也不盡相同，通常殘余應(yīng)力可分為三大類：熱軋殘余應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力和冷彎殘余應(yīng)力。也可將前面兩種統(tǒng)稱熱加工殘余應(yīng)力。熱軋殘余應(yīng)力是由于型材在熱扎以后的冷卻過程中，截面各部分冷卻速度不一致引起的。以寬翼緣工字型鋼為例：因?yàn)橐砭墐啥吮┞队诳諝庵械拿娣e大于翼緣與腹板交界處的面積，所以翼緣端部冷卻速度較快，從而在冷卻較慢的翼緣與腹板連接部產(chǎn)生塑性變形。然后當(dāng)腹板繼續(xù)冷卻時(shí)，就在翼緣端部引起殘余壓應(yīng)力，而在翼緣與腹板交界處，變形收縮受到端部的約束限制，從而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

焊接殘余應(yīng)力是由于構(gòu)件在焊接過程中產(chǎn)生集中的局部熱輸入，引起不斷變化的不均勻溫度場，并引起塑性變形。在冷卻以后，就在遠(yuǎn)離焊縫部位產(chǎn)生壓應(yīng)力，而在焊縫處產(chǎn)生拉應(yīng)力。

冷彎殘余應(yīng)力主要是由于制作過程中的冷彎作用造成的。對于任一結(jié)構(gòu)構(gòu)件，沿其橫截面的外側(cè)表面，橫向纖維因冷彎而被拉伸，相應(yīng)的縱向纖維存在著收縮的趨勢，由于受到周圍其他部分的變形約束限制，縱向纖維無法收縮，從而導(dǎo)致沿外側(cè)表面縱向產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力；同理，在橫向內(nèi)側(cè)表面，橫向纖維因冷彎而被壓縮，相應(yīng)的縱向纖維存在著拉伸趨勢，由于受周圍變形限制而無法拉伸，導(dǎo)致沿內(nèi)側(cè)表面縱向產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。

殘余應(yīng)力雖然是自相平衡的，對鋼構(gòu)件在外力作用下還是有影響。殘余應(yīng)力會(huì)影響構(gòu)件的靜載強(qiáng)度、構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度、構(gòu)件的脆性、應(yīng)力腐蝕開裂及構(gòu)件的穩(wěn)定性。所以，想要確定工件具有*好的工作性能，就需要及時(shí)消除殘余應(yīng)力。

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