應(yīng)力系數(shù)的案例
一文帶你搞懂應(yīng)力集中 附應(yīng)力集中系數(shù)手冊(cè)下載
例如在鋁制構(gòu)件（E1=75GPa）中采用鋼質(zhì)柱銷（E2=200GPa），則
A點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)僅為1.3。
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應(yīng)力集中系數(shù)手冊(cè)下載
表2-1列出了不同試樣的應(yīng)力集中系數(shù)。
圖：
為常見(jiàn)典型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中曲線，詳細(xì)的數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)應(yīng)力集中系數(shù)手冊(cè)。
在機(jī)械零件發(fā)生疲勞破壞時(shí)，若對(duì)一個(gè)缺口零件考慮應(yīng)力集中時(shí)，則缺口零件的疲勞強(qiáng)度應(yīng)按應(yīng)力集中系數(shù)的倍率降低。但實(shí)驗(yàn)表明這樣處理有些過(guò)于保守。因此，工程中一般采用有效應(yīng)力集中 系數(shù)，即
K
f的大小與材料的缺口敏感程度及缺口根部情況有關(guān)。
有時(shí)在零件的一種應(yīng)力集中源上又疊加了另一種形式的應(yīng)力集中源，如在缺口上刻有劃痕，此時(shí)的應(yīng)力集中程度應(yīng)用復(fù)合理論應(yīng)力集中系數(shù)K
f復(fù)合來(lái)表示，即
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展開(kāi) 如何在 PASS/START-PROF管道應(yīng)力分析軟件中使用 ASME B31J SIF 和 k 系數(shù)
使用 ASME B31J SIF 和 k 系數(shù)
長(zhǎng)期以來(lái)，需要一種標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)開(kāi)發(fā) ASME 管道部件和接頭的應(yīng)力強(qiáng)化因子（SIF 或 i 因子）。 當(dāng)時(shí)，B31規(guī)范手冊(cè)提供了各種標(biāo)準(zhǔn)管件和接頭的SIF，但沒(méi)有提供如何對(duì)現(xiàn)有SIF進(jìn)行進(jìn)一步完善研究或如何為非標(biāo)準(zhǔn)和其他標(biāo)準(zhǔn)管件或接頭建立SIF的方法和手段。
ASME B 31J 是 ASME 最近這些年，對(duì) SIF 和 k 系數(shù)測(cè)試項(xiàng)目，并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真驗(yàn)證研究的成果，旨在為金屬管道部件提供不同規(guī)范一個(gè)一致且最新的 SIF 和 k 系數(shù)表。
ASME B 31J 提供了一種標(biāo)準(zhǔn)方法，針對(duì)各種類型的管道元件和三通接頭（包括標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)和專有配件）的 SIF、k 系數(shù)和持續(xù)應(yīng)力強(qiáng)度系數(shù)（SSI）。 然而，該規(guī)范仍然不包括 D/T 比大于 100 的配件，我們必須依賴于 FEA 分析。
簡(jiǎn)而言之，ASME B31J-2017 規(guī)范為我們提供了修訂后的、更準(zhǔn)確的 SIF 以及三通、彎管和異徑管的柔性系數(shù)。 通過(guò)使用這些修訂后的 SIF 和靈活性，應(yīng)力分析結(jié)果變得更加準(zhǔn)確，管口推力更為真實(shí)。
現(xiàn)在的問(wèn)題是如何在START-PROF軟件中使用它？
好簡(jiǎn)單。 不需要額外的軟件或模型轉(zhuǎn)換。 只需打開(kāi)此設(shè)置對(duì)話框即可選取：
如果激活“ASME B31J”選項(xiàng)，則所有三通元件都會(huì)自動(dòng)建模，同時(shí)使用運(yùn)行彈簧和分支彈簧，并根據(jù) ASME B31J 規(guī)范要求計(jì)算管道柔性剛度和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)SIF：
Start-Prof 軟件允許激活 ASME B31.1、B31.3、B31.4、B31.5、B31.8、B31.9 和 EN 13480 代碼的“ASME B31J”選項(xiàng)。
展開(kāi) About： Nastran中的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)
在有限元分析Nastran中有一個(gè)應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)的概念，這里有相關(guān)的介紹：
關(guān)于淺基礎(chǔ)變形計(jì)算的一些心得
考點(diǎn)分幾種情況：
（1） 通過(guò)題中給了空隙比e和應(yīng)力的關(guān)系表。那就是通過(guò)(（e1-e2）/(1+e1))h來(lái)計(jì)算沉降。快速求出孔隙比e。切記自重應(yīng)力平均值P1，和自重應(yīng)力平均值+附加應(yīng)力平均P1+△P。題中可能不會(huì)告訴你基礎(chǔ)面積，這時(shí)候一眼排除采用面積分。
（2） 題中看到面積，應(yīng)該想到讓你查表采用面積法，告知彈性模量，基地平均壓力，切記先求，附加應(yīng)力，再求各層沉降。千萬(wàn)千萬(wàn)記住，如果是矩形，查出系數(shù)要乘4，因?yàn)槭撬膫€(gè)角點(diǎn)相加啊。切記別忘了乘沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。因?yàn)榇鸢钢型鶗?huì)有兩個(gè)答案一個(gè)是沒(méi)有乘系數(shù)的，一個(gè)是乘系數(shù)的。這是陷阱。記得地下水位深度.
（3） 公路橋頭。角點(diǎn)法系數(shù)記得是乘2。基地以上原來(lái)沒(méi)有自重的，附加應(yīng)力等于基地壓力。
（4） 如果題中有畫圖，并且告訴你了附加應(yīng)力系數(shù)（不是平均附加應(yīng)力系數(shù)），此時(shí)千萬(wàn)記得每層的附加應(yīng)力的平均（△P）。這種題就不用面積法了，就是用的分層總和法。計(jì)算量較小。也別忘了乘以最后的沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)啊。如果附加應(yīng)力系數(shù)不同深度有好幾個(gè)，題中要求你地層按照一層計(jì)算，這時(shí)候要對(duì)不同深度的附加應(yīng)力系數(shù)進(jìn)行平均加權(quán)取值。
（5） 記住單位的換算。
（6） 可能地基變形和回彈變形一起考。最后的變形時(shí)兩者相加。
（7） 有時(shí)候如果題中告訴了你地基承載力特征值（fak），記得這就是讓你自己求沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。
（8） 如果采用面積法查表平均附加應(yīng)力系數(shù)的時(shí)候，千萬(wàn)記住別看錯(cuò)行，帶錯(cuò)參數(shù)。另外有時(shí)候需要插值求。（平均沉降系數(shù)通過(guò)深度寬比和長(zhǎng)寬比查表）。
（9） 不同的建筑物采用不同的地基變形控制。可能告訴你結(jié)構(gòu)物的類型，告訴沉降觀測(cè)點(diǎn)的值，讓你判斷是否在變形控制允許范圍之內(nèi)。
（10） 關(guān)于地下水下降引起的變形，一定要算對(duì)各個(gè)地層界面附加應(yīng)力值增加了多少，記得附加應(yīng)力值得平均。
展開(kāi) 關(guān)于非線性彈簧&阻尼單元的建立簡(jiǎn)述
PBUSH 卡 - 廣義彈簧&阻尼單元屬性，定義彈簧&阻尼單元的名義屬性值
格式：
PBUSH, PID, "K", K1, K2, K3, K4, K5, K6
, , "B", B1, B2, B3, B4, B5, B6
, , "GE", GE1, GE2, GE3, GE4, GE5, GE6
, , "RCV", SA, ST, EA, ET
其中： "K" 表示后面 6 個(gè)數(shù) (K1~K6) 為 6 個(gè)方向的剛度;
"B" 表示后面 6 個(gè)數(shù) (B1~B6) 為 6 個(gè)方向的粘性阻尼 (力/速度);
"GE" 表示后面 6 個(gè)數(shù) (GE1~GE6) 為 6 個(gè)方向的結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù);
"RCV" 表示后面 4 個(gè)數(shù)為應(yīng)力或應(yīng)變系數(shù)：
SA 為平移的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)；SB 為轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)；
EA 為平移的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)；EB 為轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)；
更詳細(xì)資料可以看一下 Nastran 的參考指南。
展開(kāi) 基于MSC.Fatigue的帶孔板疲勞壽命仿真
對(duì)于帶孔板來(lái)說(shuō)，特別突出的一個(gè)問(wèn)題就是邊界區(qū)域的應(yīng)力集中問(wèn)題。準(zhǔn)確的求解孔周圍的應(yīng)力是很困難的，特別是對(duì)于一些復(fù)雜孔形，而利用有限元軟件則可以解決這個(gè)問(wèn)題，圖7、圖8給出了矩形孔板和六邊形孔板的應(yīng)力場(chǎng)的有限元仿真結(jié)果。根據(jù)應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果，又可以得到它們的疲勞壽命，如圖9、圖10所示。
根據(jù)圖4、圖6以及圖7—圖10，總結(jié)3種孔形板的應(yīng)力集中系數(shù)和疲勞壽命如表1所示。
從表1可以看出，應(yīng)力集中系數(shù)在逐漸變小，疲勞壽命在逐漸增大，也就是說(shuō)，在其他條件相同的情況下，隨著孔的形狀逐漸的趨于圓，孔邊的應(yīng)力逐漸下降，疲勞壽命逐漸上升。這里是仿真所得數(shù)據(jù)，因此只能做一些定性的分析。分析結(jié)果與文獻(xiàn)中給出的結(jié)果一致。
4 結(jié)論
首先從有限元的角度對(duì)帶圓形孔的板的應(yīng)力場(chǎng)及疲勞壽命進(jìn)行了仿真，將仿真結(jié)果與疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該疲勞分析方法的正確性；其次用同樣的仿真方法對(duì)矩形孔板和六邊形孔板進(jìn)行了應(yīng)力場(chǎng)和疲勞壽命仿真，得出了3種不同孔口形狀的帶孔板的應(yīng)力集中系數(shù)和疲勞壽命。
仿真結(jié)果表明：在其他條件相同的情況下，隨著孔的形狀逐漸的趨于圓，應(yīng)力集中系數(shù)逐漸變小，疲勞壽命逐漸增大。
展開(kāi) 【材料課堂】疲勞強(qiáng)度的影響因素
橫坐標(biāo)表示最小應(yīng)力σmin，縱坐標(biāo)表示最大應(yīng)力σmax，其直線方程式為
式中，m是Goodman線的斜率，b為直線在y軸上的截距，它是最小應(yīng)力等于零時(shí)即脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限。疲勞極限用最大應(yīng)力表示時(shí)，即σw=σmax，考慮到應(yīng)力比R=σmax/σmin，由式（14-6）有
由式（14-18）即可求出應(yīng)力比為R時(shí)的疲勞極限。實(shí)際車輛的具體結(jié)構(gòu)要遠(yuǎn)比獲得S-N曲線時(shí)的試驗(yàn)條件復(fù)雜，例如焊接形式及應(yīng)力集中等等，美國(guó)AAR標(biāo)準(zhǔn)為我們提供了許多典型焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度方面的有價(jià)值的參考，所以，實(shí)際計(jì)算中的b與m均取自于AAR標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)研究表明，靜載分量對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)、表面系數(shù)的影響較小，可以忽略。
來(lái)源：ASME
— END —
展開(kāi) 影響金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大因素
外在因素包括零件的形狀和尺寸、表面光潔度及使用條件等，內(nèi)在因素包括材料本身的成分，組織狀態(tài)、純凈度和殘余應(yīng)力等。這些因素的細(xì)微變化，均會(huì)造成材料疲勞性能的波動(dòng)甚至大幅度變化。
各種因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響是疲勞研究的重要方面，這種研究將為零件合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及正確選擇材料和合理制訂各種冷熱加工工藝提供依據(jù)，以保證零件具有高的疲勞性能。
應(yīng)力集中的影響
常規(guī)所講的疲勞強(qiáng)度，都是用精心加工的光滑試樣測(cè)得的，然而，實(shí)際機(jī)械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺(tái)階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應(yīng)力集中，使缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大于零件所承受的名義應(yīng)力，零件的疲勞破壞往往從這里開(kāi)始。
理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt ：在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力與名義應(yīng)力的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)（或疲勞應(yīng)力集中系數(shù)）Kf：光滑試樣的疲勞極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)不僅受構(gòu)件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質(zhì)、加工、熱處理等多種因素的影響。
有效應(yīng)力集中系數(shù)隨著缺口尖銳程度的增加而增加，但通常小于理論應(yīng)力集中系數(shù)。
疲勞缺口敏感度系數(shù)q：疲勞缺口敏感度系數(shù)表示材料對(duì)疲勞缺口的敏感程度，由下式計(jì)算。
q的數(shù)據(jù)范圍是0-1，q值越小，表征材料對(duì)缺口越不敏感。試驗(yàn)表明，q并非純粹是材料常數(shù)，它仍然和缺口尺寸有關(guān)，只有當(dāng)缺口半徑大于一定值后，q值才基本與缺口無(wú)關(guān)，而且對(duì)于不同材料或處理狀態(tài)，此半徑值也不同。
尺寸因素的影響
由于材料本身組織的不均勻性以及內(nèi)部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破壞概率的增加，從而降低材料的疲勞極限。
展開(kāi) 金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大主要影響因素
外在因素包括零件的形狀和尺寸、表面光潔度及使用條件等，內(nèi)在因素包括材料本身的成分，組織狀態(tài)、純凈度和殘余應(yīng)力等。這些因素的細(xì)微變化，均會(huì)造成材料疲勞性能的波動(dòng)甚至大幅度變化。
各種因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響是疲勞研究的重要方面，這種研究將為零件合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及正確選擇材料和合理制訂各種冷熱加工工藝提供依據(jù)，以保證零件具有高的疲勞性能
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應(yīng)力集中的影響
常規(guī)所講的疲勞強(qiáng)度，都是用精心加工的光滑試樣測(cè)得的，然而，實(shí)際機(jī)械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺(tái)階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應(yīng)力集中，使缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大于零件所承受的名義應(yīng)力，零件的疲勞破壞往往從這里開(kāi)始。
理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt：在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力與名義應(yīng)力的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)(或疲勞應(yīng)力集中系數(shù))Kf：光滑試樣的疲勞極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)不僅受構(gòu)件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質(zhì)、加工、熱處理等多種因素的影響。
有效應(yīng)力集中系數(shù)隨著缺口尖銳程度的增加而增加，但通常小于理論應(yīng)力集中系數(shù)。
疲勞缺口敏感度系數(shù)q：疲勞缺口敏感度系數(shù)表示材料對(duì)疲勞缺口的敏感程度，由下式計(jì)算。
q的數(shù)據(jù)范圍是0-1，q值越小，表征材料對(duì)缺口越不敏感。試驗(yàn)表明，q并非純粹是材料常數(shù)，它仍然和缺口尺寸有關(guān)，只有當(dāng)缺口半徑大于一定值后，q值才基本與缺口無(wú)關(guān)，而且對(duì)于不同材料或處理狀態(tài)，此半徑值也不同。
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尺寸因素的影響
由于材料本身組織的不均勻性以及內(nèi)部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破壞概率的增加，從而降低材料的疲勞極限。
展開(kāi) 碳纖維復(fù)合材料鋪層對(duì)應(yīng)力集中的影響
應(yīng)力集中只是是改變了應(yīng)力的分布，靠近小孔的區(qū)域應(yīng)力高于平均值，那么遠(yuǎn)離小孔的區(qū)域應(yīng)力就會(huì)低于平均值，最終之和是固定的。只不過(guò)在各個(gè)區(qū)域，應(yīng)力的分布有了差異。
所以應(yīng)力集中系數(shù)，應(yīng)該反映應(yīng)力分布差異的大小。如果已經(jīng)理解了上面的文字，那么寫下下面的公式，相信就不難理解了。這里的σ∞是遠(yuǎn)離小孔處的應(yīng)力，σmax為小孔附近最大應(yīng)力數(shù)值。而d為小孔半徑，B為含有小孔的部件寬度，他們的比值越小，應(yīng)力集中系數(shù)越大。
Kt越大，代表應(yīng)力集中程度越大，Kt越小，代表應(yīng)力集中程度越小。
不同開(kāi)口尺寸的應(yīng)力分布
部件內(nèi)小孔的尺寸會(huì)顯著影響應(yīng)力集中系數(shù)。使得應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力分布隨著開(kāi)口尺寸相對(duì)構(gòu)件尺寸的增大具有不同的變化規(guī)律。這造成復(fù)合材料對(duì)缺口的敏感性取決于孔的尺寸。
鋪層對(duì)應(yīng)力集中的影響
碳纖維復(fù)合材料鋪層情況對(duì)應(yīng)力集中的程度有著不同的影響。下圖給出了不同鋪層情況下的應(yīng)力集中情況。基本結(jié)論就是：0°鋪層越多，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，±45°鋪層起到降低應(yīng)力集中的作用。
事實(shí)上，帶缺口層合板的拉伸強(qiáng)度與鋪層關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。由于缺口尖端的層劈裂和分層等損傷形態(tài)的組合，會(huì)降低應(yīng)力集中，從而提高層合板的剩余強(qiáng)度。
應(yīng)力集中對(duì)碳纖維復(fù)合材料靜強(qiáng)度的影響
碳纖維復(fù)合材料與金屬材料變現(xiàn)的性能差異比較大。對(duì)于金屬材料來(lái)講，應(yīng)力集中達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，可以緩解應(yīng)力集中。而碳纖維復(fù)合材料屬于脆性材料，幾乎不存在塑性變形，所以不會(huì)產(chǎn)生局部松弛現(xiàn)象緩解應(yīng)力集中。所以，一旦應(yīng)急集中達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)使纖維斷裂。因此，應(yīng)力集中會(huì)對(duì)碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度造成顯著的降低作用。
所以，碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意產(chǎn)生應(yīng)力集中的細(xì)節(jié)，避免出現(xiàn)尖銳的變形。如果有變形，應(yīng)該進(jìn)行緩慢過(guò)度，或者增加倒圓角，緩解應(yīng)力集中。
展開(kāi) 
NASTRAN常用單元介紹
；Ci、Di、Ei、Fi是應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)點(diǎn)；X/XB為在單元坐標(biāo)系中距A的距離x，SO為YES、YESA或者NO，YES表示在Ci、Di、Ei、Fi計(jì)算應(yīng)力恢復(fù)，YESA表示用于A端處相同的應(yīng)力恢復(fù)系數(shù)點(diǎn)Ci(A)、Di(A)、Ei(A)、Fi(A)，NO表示不計(jì)算應(yīng)力恢復(fù)；A表示在x處的橫截面的面積；I1、I2、I12是在x處的橫截面的慣性矩；J是在x處扭轉(zhuǎn)常數(shù)；NSM是在x處單位長(zhǎng)度的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量；K1，K2是剪切剛度系數(shù)；在Plane1和Plane2面內(nèi)的單位長(zhǎng)度剪切剛度分別為K1*A*G和K2*A*G；S1，S2是剪切釋放系數(shù)，是由不等截面造成的；NSI(A)，NSI(B)是在端點(diǎn)A和端點(diǎn)B關(guān)于非結(jié)構(gòu)質(zhì)量的質(zhì)心單位長(zhǎng)度的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量慣性矩；CW(A)，CW(B)是在端點(diǎn)A和B處的撓屈系數(shù)；M1(A)、M2(A)、M1(B)、M2(B)為端點(diǎn)A和B處的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量的質(zhì)心坐標(biāo)；N1(A)、N1(B)、N2(A)、N2(B)為在端點(diǎn)A和B處的中性軸的坐標(biāo)。
展開(kāi) 管道應(yīng)力分析規(guī)范更新影響ASME B31.3 應(yīng)力范圍及其對(duì)管道設(shè)計(jì)的影響
在最新版本的 ASME B31.3 規(guī)范（2022 版）中，膨脹載荷工況 (SA) 的許用應(yīng)力發(fā)生了重大變化。 與以前的版本不同，2022 版引入了一種計(jì)算公式 1 中的應(yīng)力范圍因子 (f) 的新方法，該方法考慮了特定材料的冷應(yīng)力和工作許用應(yīng)力（Sc 和 Sh）。 最顯著的變化是公式 2 中常數(shù)和指數(shù)值的調(diào)整，導(dǎo)致斜率從 5 變?yōu)?3。這一修改對(duì)設(shè)計(jì)的保守性產(chǎn)生了積極影響，并增強(qiáng)了管道三通分支相交處真實(shí)應(yīng)力曲線的擬合度。
在下面的文章中，我們將討論 B31 規(guī)范對(duì)應(yīng)力范圍因子的更改背后的研究，該研究首次在 Tony Paulin 和 Chris Hinnant 合著的“Markl 疲勞方法和 ASME 管道應(yīng)力強(qiáng)化因子的實(shí)驗(yàn)評(píng)估”論文中理論化。 這些方法在位于德克薩斯州休斯頓的 Paulin 研究小組最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。
應(yīng)力范圍系數(shù) (F)
2022 版 ASME B31.3 規(guī)范對(duì)膨脹載荷工況 (SA) 的許用應(yīng)力進(jìn)行了重大更改。 如上所述，該規(guī)范的先前版本使用方程式 2 的許用應(yīng)力，其中應(yīng)力范圍因子 f 在方程式 1 中定義，Sc 和 Sh 代表給定材料的冷態(tài)和工作許用應(yīng)力。
展開(kāi) 焊接應(yīng)力的消除方法
一、什么是焊接應(yīng)力
焊接應(yīng)力，是焊接構(gòu)件由于焊接而產(chǎn)生的應(yīng)力。焊接過(guò)程中焊件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和焊接熱過(guò)程引起的焊件的形狀和尺寸變化。焊接過(guò)程的不均勻溫度場(chǎng)以及由它引起的局部塑性變形和比容不同的組織是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。當(dāng)焊接引起的不均勻溫度場(chǎng)尚未消失時(shí)，焊件中的這種應(yīng)力和變形稱為瞬態(tài)焊接應(yīng)力和變形；焊接溫度場(chǎng)消失后的應(yīng)力和變形稱為殘余焊接應(yīng)力和變形。在沒(méi)有外力作用的條件下，焊接應(yīng)力在焊件內(nèi)部是平衡的。焊接應(yīng)力和變形在一定條件下會(huì)影響焊件的功能和外觀。
二、焊接應(yīng)力的危害
焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊件有 6個(gè)方面的影響：
① 對(duì)強(qiáng)度的影響：如果在高殘余拉應(yīng)力區(qū)中存在嚴(yán)重的缺陷，而焊件又在低于脆性轉(zhuǎn)變溫度下工作，則焊接殘余應(yīng)力將使靜載強(qiáng)度降低。在循環(huán)應(yīng)力作用下，如果在應(yīng)力集中處存在著殘余拉應(yīng)力，則焊接殘余拉應(yīng)力將使焊件的疲勞強(qiáng)度降低。焊件的疲勞強(qiáng)度除與殘余應(yīng)力的大小有關(guān)外，還與焊件的應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)[6][min]/[6][max]和循環(huán)應(yīng)力的最大值[6][max]有關(guān)其影響隨應(yīng)力集中系數(shù)的降低而減弱，隨[6][min]/[6][max]的降低而加劇，隨[6][max]的增加而減弱。當(dāng)[6][max]接近于屈服強(qiáng)度時(shí)，殘余應(yīng)力的影響逐漸消失。
② 對(duì)剛度的影響：焊接殘余應(yīng)力與外載引起的應(yīng)力相疊加，可能使焊件局部提前屈服產(chǎn)生塑性變形。焊件的剛度會(huì)因此而降低。
③ 對(duì)受壓焊件穩(wěn)定性的影響：焊接桿件受壓時(shí)，焊接殘余應(yīng)力與外載所引起的應(yīng)力相疊加，可能使桿件局部屈服或使桿件局部失穩(wěn)，桿件的整體穩(wěn)定性將因此而降低。殘余應(yīng)力對(duì)穩(wěn)定性的影響取決于桿件的幾何形狀和內(nèi)應(yīng)力分布。殘余應(yīng)力對(duì)非封閉截面（如工字形截面）桿件的影響比封閉截面（如箱形截面）的影響大。
展開(kāi) 金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大主要影響因素
外在因素包括零件的形狀和尺寸、表面光潔度及使用條件等，內(nèi)在因素包括材料本身的成分，組織狀態(tài)、純凈度和殘余應(yīng)力等。這些因素的細(xì)微變化，均會(huì)造成材料疲勞性能的波動(dòng)甚至大幅度變化。
各種因素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響是疲勞研究的重要方面，這種研究將為零件合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及正確選擇材料和合理制訂各種冷熱加工工藝提供依據(jù)，以保證零件具有高的疲勞性能。
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應(yīng)力集中的影響
常規(guī)所講的疲勞強(qiáng)度，都是用精心加工的光滑試樣測(cè)得的，然而，實(shí)際機(jī)械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺(tái)階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應(yīng)力集中，使缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大于零件所承受的名義應(yīng)力，零件的疲勞破壞往往從這里開(kāi)始。
理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt：在理想的彈性條件下，由彈性理論求得的，缺口根部的最大實(shí)際應(yīng)力與名義應(yīng)力的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)(或疲勞應(yīng)力集中系數(shù))Kf：光滑試樣的疲勞極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。
有效應(yīng)力集中系數(shù)不僅受構(gòu)件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質(zhì)、加工、熱處理等多種因素的影響。
有效應(yīng)力集中系數(shù)隨著缺口尖銳程度的增加而增加，但通常小于理論應(yīng)力集中系數(shù)。
疲勞缺口敏感度系數(shù)q：疲勞缺口敏感度系數(shù)表示材料對(duì)疲勞缺口的敏感程度，由下式計(jì)算。
q的數(shù)據(jù)范圍是0-1，q值越小，表征材料對(duì)缺口越不敏感。
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