钢材焊接工字形截面试验结果及分析

460MPa 钢材焊接工字形截面

通过试验测量记录的近 2000 组数据，得到了所有 8 种截面试件焊接残余应力的数值和全截面分布状态，如图 2-19 所示，包括板件两侧面的残余应力数值及其平均值。图中数据点在截面上的位置即对应分割条带的位置。由图 2-19 可以看出，460MPa钢材焊接工字形截面的残余应力分布主要呈现如下特点∶

（1）总体分布形状与普通强度钢材焊接工字形截面基本一致，即在焊缝附近区域出现最大拉应力，翼缘的焰切边附近出现残余拉应力，翼缘外伸部分和腹板中部的一定范围内为大小基本恒定的残余压应力，其余部位为应力过渡段。这一分布主要是由板件下料的焰切过程以及翼缘和腹板连接处的焊接过程决定的，与材料强度没有直接·关系。

（2）不同截面尺寸试件的残余应力数值和分布范围不尽相同，本章将给出详细的对比分析，焊缝附近残余拉应力的数值明显小于钢材屈服强度，而目前设计规范采用的针对普通强度钢材截面的残余应力分布模型中最大残余拉应力通常直接取为钢材屈服强度。

此外，截面试件 RI5-460～ RI7-460 在翼缘焰切边附近区域板件两侧出现符号相反的残余应力，这主要是因为该种钢板（所有 8 个试件中只有这 3 种截面的翼缘采用了 12mm 厚板材）在下料前其内部已经存在的残余应力状态导致分割后的条带出现明显弯曲。另外翼缘中间位置的残余拉应力明显小于附近的应力数值，这可能与截面尺寸过大以及焊接工序有关。本书偏安全地选取该区域残余拉应力的最大值来代表翼缘中部区域的应力值。

表2-7 汇总了每个试件对应于图2-20 中主要残余应力的具体数值，以便于后续的定量分析。表中所有残余应力数值均是板件两侧面测量结果的平均值，负号表示残余压应力，正号表示残余拉应力。本书将根据上述试验结果，全面分析板件宽厚比、板件厚度、翼缘和腹板相关性以及焊缝类型对 460MPa钢材焊接工字形截面残余应力分布的影响。