橫向應力變形

橫向應力變形是指變形方向垂直於焊縫軸線的應力，稱為橫向應力。焊後產生的橫向變形主要是橫向縮短，其原因是不均勻加熱以及鋼板重量等因素，使焊縫及母材的受熱部分，不能自由膨脹和收縮，導致焊後產生橫向縮短。

基本介紹

• 中文名：橫向應力變形
• 外文名：Transverse stress deformation
• 屬性：物理術語
• 分類：應力
• 相關：橫向變形

簡介

物體由於外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，單位面積上的內力稱為應力。應力是矢量，沿截面法向的分量稱為正應力，沿切向的分量稱為切應力。

物體中一點在所有可能方向上的應力稱為該點的應力狀態。但過一點可作無數個平面，是否要用無數個平面上的應力才能描述點的應力狀態呢？通過下面的分析可知，只需用過一點的任意一組相互垂直的三個平面上的應力就可代表點的應力狀態，而其它截面上的應力都可用這組應力及其與需考察的截面的方位關係來表示。

塑性變形

塑性變形是一種不可自行恢復的變形。工程材料及構件受載超過彈性變形範圍之後將發生永久的變形，即卸除載荷後將出現不可恢復的變形，或稱殘餘變形，這就是塑性變形。不是任何工程材料都具有塑性變形的能力。金屬、塑膠等都具有不同程度的塑性變形能力，故可稱為塑性材料。玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料則無塑性變形能力。工程構件設計吋一般不允許出現明顯的塑性變形，否則構件將不能維持原先的形狀甚至發生斷裂。

材料在外力作用下產生形變，而在外力去除後，彈性變形部分消失，不能恢復而保留下來的的那部分變形即為塑性變形 。

材料在外力作用下產生應力和應變（即變形）。當應力未超過材料的彈性極限時，產生的變形在外力去除後全部消除，材料恢復原狀，這種變形是可逆的彈性變形。當應力超過材料的彈性極限，則產生的變形在外力去除後不能全部恢復，而殘留一部分變形，材料不能恢復到原來的形狀，這種殘留的變形是不可逆的塑性變形。在鍛壓、軋制、拔制等加工過程中，產生的彈性變形比塑性變形要小得多，通常忽略不計。這類利用塑性變形而使材料成形的加工方法，統稱為塑性加工。

相關研究

隨焊旋轉擠壓(WTRE)控制鋁合金薄板焊件殘餘應力變形及防止熱裂紋新方法。通過一特定形狀的擠壓頭對電弧後方的焊縫區金屬進行旋轉擠壓，其所產生的塑性延展能夠降低焊縫區的縱向殘餘拉應力水平，從而起到減小甚至消除焊接殘餘變形的作用。

該方法還能有效抑制鋁合金焊接熱裂紋的產生和擴展，從而為解決高強鋁合金薄板焊件的大變形和高熱裂問題提供了一種行之有效的新工藝。根據隨焊旋轉擠壓工作原理，搭建了WTRE裝置設計框圖，並研製出能很好滿足試驗要求的WTRE裝置。

採用三維彈塑性有限元法對2A12T4鋁合金薄板常規焊件和WTRE焊件的焊接應力和變形進行了模擬，並揭示了隨焊旋轉擠壓控制焊接殘餘變形的機理：擠壓頭對焊縫區金屬的塑性延展能夠減小該區域中的縱向殘餘拉應力，根據內應力平衡原則，WTRE焊件的縱向平均壓應力值也被降低，當其低於板件的臨界失穩應力時，就能消除焊接失穩變形。