影响焊接结构疲劳强度的因素清单.docx

1、1、焊接结构的疲劳断裂焊接结构的疲劳断裂:疲劳断裂是指机件在变动载荷下经过较长时间运行发生的失效现象疲劳断裂呈低应力脆性断裂性质断裂发生在较低的应力下，其最大循环应力低于抗拉强度，甚至低于屈服强度；断裂部位无宏观塑性变形；断裂呈突发性，没有预先征兆；疲劳断裂在交变应力作用下经过数百次，甚至几百万次循环才发生。疲劳断裂呈损伤积累过程金属材料内部组织首先在局部区域发生变化并受到损伤；损伤逐渐积累，并到一定程度后发生疲劳断裂；疲劳断裂三个阶段：疲劳裂纹的形成、扩展、断裂。疲劳断裂是焊接钢结构失效的一种主要形式，在焊接结构断裂事故中，疲劳失效约占 90%。如：船舶及海洋工程结构、铁路及公路钢桥以及高速

2、客车转向架等。2、焊接缺陷引起的应力集中：焊接缺陷引起的应力集中：焊接缺陷应力集中源，对接头疲劳强度的影响程度取决于缺陷的种类、方向和位置。缺陷种类缺陷种类：平面状缺陷（如裂纹、未熔合等）体积型缺陷（如气孔、夹渣等）裂纹裂纹：如热裂纹、冷裂纹，是严重的应力集中源，大幅度降低结构及接头的疲劳强度。如裂纹面积约为试件横截面积的10%时，在交变载荷作用下，接头 2106 循环寿命的疲劳强度下降了 55%65%。未焊透：未焊透：未焊透并非都是缺陷，有些结构要求接头局部焊透；未焊透缺陷：表面缺陷（单面焊缝）；内部缺陷（双面焊缝）；未焊透缺陷对疲劳强度的影响不如裂纹严重。3、焊接缺陷其它因素对接头疲劳强度

3、的影响：焊接缺陷其它因素对接头疲劳强度的影响：表面缺陷比内部缺陷的影响大；与作用力方向垂直的平面缺陷比其它方向的影响大；位于残余拉应力区的缺陷比在残余压应力区的影响大；位于应力集中区的缺陷（如悍趾裂纹）比在均匀应力场中同样缺陷的影响大。4、材料强度对接头疲劳强度的影响：材料强度对接头疲劳强度的影响：材料的疲劳强度随着材料本身抗拉强度的增加约以 50%的比率增加；接接头（对接、角接）的疲劳强度与材料本身的抗拉强度无关；当接头疲劳寿命较短时，高强钢接头的疲劳强度高于低强钢接头的疲劳强度。5、按疲劳破坏的原因分为按疲劳破坏的原因分为：腐蚀疲劳；热疲劳；机械疲劳按应力大小和应力循环次数分为低周高应变疲

4、劳：作用的应力超过弹性范围，疲劳循环次数小于 104105周低应力疲劳：公称循环应力小于材料的屈服极限，疲劳破坏的应力循环次数大于 1041056、疲劳破坏及影响因素（疲劳裂纹形成过程）：疲劳破坏及影响因素（疲劳裂纹形成过程）：疲劳形核：疲劳裂纹首先在应力最高、强度最弱的基体上形成。扩展阶段；初始裂纹在交变载荷作用下，当裂纹尖端处在拉伸应力场时，由于裂纹尖端极大的应力集中，使该处晶粒发生滑移，裂纹张开，尖端向前延伸瞬时断裂阶段：当疲劳裂纹扩展到材料的强度极限时，疲劳裂纹达到临界裂纹尺寸而产生瞬时断裂。7、疲劳断口可分成三个区域：疲劳断口可分成三个区域：疲劳裂纹源：肉眼可见晶粒的粗滑移。劳裂纹扩

5、展区：宏观有条带和贝壳状花纹，每一条辉纹代表一次应力(应变)循环及裂纹逐次向前推进的位置。对于高强钢来说，很难辨认明显的疲劳条纹瞬时断裂区：一般呈粗晶状断口或出现放射棱线，外观与脆性失稳断裂相似。8、焊接接头疲劳强度计算（疲劳设计方法分类）：焊接接头疲劳强度计算（疲劳设计方法分类）：许用应力设计法：把各种构件和接头试验疲劳强度除以特殊安全系数作为许用应力(疲劳极限、非破坏概率 95的 2106次疲劳强度等)，使设计载荷引起应力最大值不超过其许用应力，从而确定构件断面尺寸设计方法。安全寿命设计：传统疲劳设计方法都是安全寿命设计。所谓安全寿命指在某一环境下，在已知小于疲劳破坏许用应力的最大负载概率

6、时工作的循环次数。由-N 曲线获得r，并利用max-min 疲劳图进行设计。02 如何提高焊接疲劳强度？降低应力集中疲劳裂纹源在焊接接头和结构上的应力集中点，消除或降低应力集中的一切手段，都可以提高结构的疲劳强度。1、采用合理的结构形式采用合理的结构形式优先选用对接接头，尽量不用搭接接头；重要结构把 T 形接头或角接接头改成对接接头，让焊缝避开拐角部位；采用 T 形接头或角接接头时，希望采用全熔透的对接焊缝。尽量避免偏心受载的设计，使构件内力的传递流畅、分布均匀，不引起附加应力。减少断面突变，当板厚或板宽相差悬殊而需对接时，应设计平缓的过渡区；结构上的尖角或拐角处应做成圆弧状，其曲率半径越大越好。避免三向焊缝空间汇交，焊缝尽量不设置在应力集中区，尽量不在主要受拉构件上设置横向焊缝；不可避免时，一定要保证该焊缝的内外质量，减少焊趾处的应力集中。只能单面施焊的对接焊缝，在重要结构上不允许在背面放置永久性垫板；避免采用断续焊缝，因为每段焊缝的始末端有较高的应力集中。2、正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量对接接头焊缝的余高应尽可能小，焊后最好能刨（或磨）平而不