焊接结构生产 教学课件 作者 马世辉 主编 焊接结构的疲劳断裂十五讲 焊接结构的疲劳断.ppt

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1、焊接结构的疲劳断裂一、研究意义1、疲劳断裂是金属结构失效的一种主要型式。2、与脆性断裂比较，是不一样的。（1）疲劳需多次加载，脆性断裂不需。（2）疲劳裂纹扩展是缓慢的，脆性断裂是瞬时的。但多数情况下疲劳断裂是突然发生的，整个疲劳过程中，不发生宏观的塑性变形。（3）温度对脆性断裂影响极其重要。3、疲劳破环一般从应力集中处开始，焊接结构的疲劳往往是从焊接接头处开始。二、基本概念1、疲劳强度和疲劳极限对试样用不同载荷进行反复加载试验，即可测得不同载荷下使试样破坏所需的加载循环次数N。按破坏应力与N绘成如图所示的曲线即为疲劳曲线。2、应力循环特性1、波形:通常以正弦曲

2、线为主.2、最大应力бmax和最小应力бmin3、平均应力:бm和应力半幅бaбm=(бmax+бmin)/2Δб=бmax-бminбa=(бmax-бmin)/2R=бmin/бmax4、应力比R:表示变动的不对称程度R=-1为对称循环。循环中既出现正(拉)又出现负(压)应力的循环谓之交变应力循环。三、影响焊接接头疲劳强度的因素1、应力集中的影响（1）对接焊缝（2）角焊缝1）T型接头未开破口的角焊缝连接的接头，其断裂可能发生在两个方面：焊趾处和焊缝上。a/δ<0.6-0.7时，一般断于焊缝；a/δ>0.7时，一般断于母材；其基本措施是开破口焊接和加工焊缝过

3、渡区使之圆滑过渡。2）搭接接头搭接接头的疲劳强度是比较低的2、近缝区金属性能变化的影响（1）低碳钢和低合金钢近缝区金属性能变化对接头疲劳强度影响较小。（2）高强钢（一般是热处理的低合金钢）高组配即软加硬：力学性能不均匀性对于疲劳强度基本上没有影响。低组配时：取决于夹层的尺寸h/d（夹层厚度与试样直径）h/d>0.75时，取决于夹层的疲劳强度。h/d<0.75时，疲劳强度随比值的减小而提高。实际的焊接结构中，如果热影响区的尺寸不大，就不会降低疲劳强度，可是，如果在硬加软的软夹层中有严重的应力集中因素时，此时接头的疲劳强度大大降低，其数值取决于这个软区本身的力学性

4、能。3、残余应力的影响表面残余拉应力降低而残余压应力提高材料的疲劳强度。焊接残余应力的影响r有关，r越小，内应力对疲劳强度的影响越明显。消除内应力后的试样疲劳强度均高于未热处理的。内应力的影响在应力集中程度较高时更大。4、缺陷的影响片状缺陷（裂纹、未熔合、未焊透)比带圆角的缺陷（如气孔）影响大。表面缺陷比内部缺陷影响大。与作用力垂直的片状缺陷比其他方向的大。位于残余拉应力场内的缺陷比在均匀应力场中的同样缺陷大。位于应力集中区的缺陷的影响比在均匀应力场中同样缺陷大。谢谢