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焊接過程中，焊接接頭區域受到不均勻的加熱和冷卻作用，而周圍的母材金屬則對焊接接頭產生一定的剛性約束。焊接加熱時，焊接接頭區域不能自由的膨脹，焊后冷卻過程中又不能自由收縮， 必然會產生焊接應力和焊接變形。當焊接加熱時， 焊縫和附近區將產生壓應力，而遠離焊縫兩側會產生拉應力。當焊后冷卻時， 焊縫和附近區將產生拉應力，遠離焊縫兩側會產生壓應力，圖1 為熔合線附近區域材料熱循環過程圖。由于局部加熱和隨后的迅速冷卻還將導致焊接接頭處金相組織發生變化，產生相變應力，所以焊接殘余應力為熱應力( 主要為冷卻應力)和相變應力的疊加。

焊接殘余應力是構件未受荷載時的應力，因而是自相平衡的內應力體系，即在任何截面上殘余應力均有拉又有壓，內力和內力矩平衡。在熔合線附近產生并殘留較大拉應力，而在焊接線以外的部分產生并殘留與之相平衡的壓應力。拉應力在多數情況下將達到材料的屈服點， 導致焊接變形。壓應力的峰值往往低于拉應力，同時在垂直于焊接線的方向上產生沿板厚方向變化的殘余應力。該殘余應力值在無拘束的場合比較小，但當垂直于焊接線方向上的收縮被拘束時，該值則增大，如果拘束很大就會在整個截面產生殘余拉應力。

殘余應力對結構的脆性破壞、疲勞破壞、抗彎強度和應力腐蝕裂紋都有很大的影響。在焊接過程中由于應力分布的不平衡。將導致構件產生焊接變形在焊縫區、熔合線、過熱區將形成晶粒粗大的樹枝狀組織和粗大魏氏組織。導致焊接材料產生硬化、脆化現象。使焊接結構在以后的延時或服役中產生嚴重的斷裂破壞現象。

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