4、应力集中对结构强度和寿命的影响
应力集中影响结构的精度、强度和寿命，特别低温 冲击和疲劳载荷的结构，对高碳钢和高强钢影响更大， 对高速和重载的结构强度和寿命影响突出。 焊接结构的断裂多起于焊缝与母材交界的焊趾应力 集中处或焊接缺陷应力集中处。 措施：1、结构设计中避免结构和焊接接头的不连续性 引起的应力集中 2、选择焊接性能好的母材、焊接材料、焊接方法和焊 接工艺，避免焊接工艺和缺陷引起的应力集中 因此，只有从焊接结构的设计、选材、焊接工艺多 方面进行质量控制才能确保结构的安全
响结构强度。
接头形式和焊接缺陷产生应力集中，影响结构强 度 焊接力学是焊接结构强度分析和控制基础
1.3.4焊接控制学与焊接工程控制
焊接能源的控制：对焊接能源的性能和特性的控 制，焊接参数的控制
焊接设备工程控制：焊接过程执行和协调的控制
焊接过程的自动当于物理冶金过程（热处理）
在压力焊时是加热到材料塑性状态加以压力产生塑 性变形再结晶，相当于力学冶金过程（压力加工） 是各种材料焊接性能研究、焊接材料选择、焊接方 法及工艺选择和相应焊接参数选择的基础
1.3.3焊接力学与焊接结构强度
加热区域小，温度梯度大，加热速度、最高温度 和冷却速度不均，致使接头区域产生大（残余）变 形和（残余）应力，其峰值可能达到屈服极限，影
焊接系统控制：整个焊接系统的综合和集中控制
1.3 焊接技术的学科领域及应用
1.3.5焊接与再制造过程
实现耐磨、耐冲刷、耐蚀、耐
热、隔热、导电、绝缘等特殊
功能
1.3.6焊接技术的发展
1. 焊接新能源及其方法设备的应用
高能密度等离子、电子束和激光；低耗能摩擦和搅拌摩擦
2. 焊接高效化和智能化 3. 焊接过程的计算机模拟和仿真 4. 最优化技术
1.2.1 焊接过程与焊接方法
加热时的加热温度、加热对象、加热金属状态和连接过程不同
1.2.2 焊接运动与焊接方法
焊接运动是由焊接材料送给运动和热源与工件的相 对运动来完成焊接。 手工焊 自动焊
半自动焊
1.2.3 焊接能源与焊接方法
1.3 焊接技术的学科领域及应用
焊接科学技术的发展依托于物理和能源科学的发展， 形成了几十种各具特性的焊接新方法。由于不同焊接 热源作用于不同金属的结构，产生了不同的热力学、
3、混合结构 压型--焊接联合结构
锻压--焊接结构
铸钢—焊接结构 表面复合结构 栓焊--结构 金属—非金属的复合结构
1.2 焊接过程与能源及焊接方法
材料（同或异）通过原子或分子之间的结合和扩散 形成永久连接的工艺过程—焊接
宏观、微观连接
接头可是共同熔化结晶，也可表面紧密接触，经扩 散、再结晶等物理化学过程实现焊接
1.1.5 焊接结构与其他结构的比较
1、与铆接及栓接结构比较 可节省金属材料15-20% 无需钻孔加工和铆钉及螺栓螺母，节省加工和材料 密封性好 减轻结构重量—运载装备多装快跑，工程结构减轻基 础压力 结构形式设计的自由度大，应力集中小；整体性强， 现场安装工作量少，脆性整体破坏倾向大 可目测检测性低 维修难
冶金学和力学相互交叉和依存的焊接过程，形成了独
具特色的焊接物理学、焊接冶金学和焊接热力学等科 学理论，并由此指导焊接工艺、焊接设备和焊接结构 工程的发展，形成了有科学基础有广泛应用范围和发 展前景十分广阔的焊接科学与工程。
1.3.1焊接能源物理学与焊接方法
焊接能源物理学包括各种能源的本质及其在焊接 过程中的作用以及应用。焊接能源主要包括：化学
铸件、锻件
铸—焊、锻—焊
大中型工程结构、运载工具结构、容器结构
1.1.2 焊接连接与连接形式
1.1.3 焊接接头形式在结构图上的标注
1.1.4 接头形式与应力集中
1、应力集中
a max KT 2 b a 垂直于受力方向的孔径 b 平行于受力方向的孔径 KT 应力集中系数
焊接是金属连接的最重要方法。
1.1.1 机械连接与连接形式
螺栓连接——可拆卸和重装 铆接——可拆卸、不能重装
承载截面传力、适用搭接接头
1.1.2 焊接连接与连接形式
可直接连接成各种 永久性接头、不可拆卸 常拆装修理，小空间、多零件——螺栓
不常拆卸：大型机械的机体和大型部件
焊接件
反应产生的热源、光学能源、电能（电弧和电阻
热）、机械能。 能源加热最高温度、集中程度、保护状态影响焊接 质量和应用范围。 是选用、发展和研究焊接工艺和设备的基础。
1.3.2焊接冶金学与材料焊接
熔化焊过程的熔池的凝固结晶相当于化学冶金过程 （铸造） 相邻的区域材料被加热到不同温度以不同速度冷却
焊接科学与工程
第一章 材料连接与焊接
1.1 接头形式与连接方法
1.2 焊接过程与能源及焊接方法
1.3 焊接技术的学科领域及应用 1.4 材料及焊接接头性能
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1.1 接头形式与连接方法
材料连接是通过适当的手段，使两个或两个以上分 离的固态物体产生形成一个整体，从而实现物理量
的传导。
材料连接方法包括机械连接、焊接和胶接等，其中
2、接头形式的应力集中
c KT 1 2 k sin r c 焊缝余高 r 焊缝到母材的过渡半径 k 焊缝宽度系数，一般取0.7-0.8 焊缝余高过渡面与母材面的夹角
3、焊接缺陷的应力集中
a KT 1 2 r a 裂纹与受力垂直方向的 半长 r 与受力垂直方向裂纹的 尖端半径
1.1.5 焊接结构与其他结构的比较
2、与锻压和铸造相比较 比铸铁节省材料50-60%，比铸钢节省30%
减轻结构重量—运载装备多装快跑，工程结构减轻基
础压力 节约固定资产投资 减少劳动量和制模工作量，缩短生产周期，提高效率 降低劳动强度，改善劳动条件，环保节能
1.1.5 焊接结构与其他结构的比较
焊接结构和机械产品设计，焊接接头品质及焊接材料选 择，焊接工艺方法、过程及其参数，焊接自动化方案及 其系统设计，工厂及车间布置，生产计划、材料库存及 运输，焊接材料配方设计