鋼構件中殘余應力可分為三大類:熱軋殘余應力、焊接殘余應力和冷彎殘余應力。也可將前面兩種統稱熱加工殘余應力。

熱軋殘余應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:因為翼緣兩端暴露于空氣中的面積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生塑性變形。然后當腹板繼續冷卻時,就在翼緣端部引起殘余壓應力,而在翼緣與腹板交界處,變形收縮受到端部的約束限制,從而產生殘余拉應力。

焊接殘余應力是由于構件在焊接過程中產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,就在遠離焊縫部位產生壓應力,而在焊縫處產生拉應力。

冷彎殘余應力主要是由于制作過程中的冷彎作用造成的。對于任一結構構件,沿其橫截面的外側表面,橫向纖維因冷彎而被拉伸,相應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,從而導致沿外側表面縱向產生殘余拉應力;同理,在橫向內側表面,橫向纖維因冷彎而被壓縮,相應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,導致沿內側表面縱向產生殘余壓應力。

殘余應力雖然是自相平衡的,對鋼構件在外力作用下還是有一定影響。殘余應力會影響構件的靜載強度、構件的疲勞強度、構件的脆性、應力腐蝕開裂及構件的穩定性。所以,想要保證工件具有最好的工作性能,就需要及時對鋼構件殘余應力進行檢測及消除。

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