双周疲劳载荷下焊接接头的疲劳行为

《双周疲劳载荷下焊接接头的疲劳行为》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要传统的疲劳极限定义为107周次，使用常规疲劳试验技术可以满足要求。但是随着现代工业技术的发展，许多工业部门(目前对焊接接头和结构所进行的疲劳设计与评定均是建立在单周疲劳载荷试验的数据基础上)。事实上一些重要焊接工程结构，如飞机、核反应堆、水轮机、汽车、燃气轮机以及涡轮发动机等，在承受低频高幅的交变载荷过程中，还不时地发生不同程度的高频低幅振动。这些振动频率可达数千赫兹，循环数常常可达108_109次。现有规范在估算实际工程结构疲劳寿命时经常不考虑高频振动的有害作用，仅将高频分量叠加在主交变载荷上，按单周化处理或干脆将其彻底忽略。如果这种振动仅仅是依附于平均载荷之上，由于其振幅较小，对结

2、构产生的破坏相对较轻。然而如果是叠加在低频率循环载荷之上，它对材料所造成的复合损伤将大大地加速工程结构尤其是焊接结构的损坏和失效，严重地威胁到整个设备或结构的安全可靠性和使用寿命。在双周疲劳试验中，疲劳试件必须满足谐振条件，所以试件通常设计为狗骨形，这样不仅使试件获得很大的应力放大系数，还使其中部产生最大应力。本文中对双周疲劳试件的设计，主要有共振长度的设计及不同几何外形试件的位移、应力分布情况。使用带超声频载荷分量的双周实验装置分别进行了16Mn焊接接头在纯低周(LCF)、纯高周(HCF)以及双周循环(CCF)]JI载条件下的疲劳试验，研究了焊接接头在双周疲劳载荷作用下的疲劳性能。研究发

3、现，焊接接头的双周疲劳性能低于纯低周而高于纯高周。叠加于大幅低周载荷上的小幅高周载荷及叠加于大幅高周载荷上的小幅低周载荷都显著降低焊接接头的疲劳强度。随着高低周振幅比的增大，疲劳强度也迅速降低。模拟含高值焊接残余应力的焊接接头双周疲劳试验结果表明，高周分量载荷相对高的情况下，焊接残余应力显著降低焊接接头的疲劳性能。关键词：双周疲劳s．N曲线焊接接头疲劳性能高周疲劳ABSTRACTThetraditionaldefinitionoffatiguelimitfor107cycles，andtheuseofconventionaltechnologytomeettherequirementsof

4、fatiguetest。However，withmodemindustrialandtechnologicaldevelopment。manyoftheindustrialsector(thecun．emstructureofweldediointsandthefatiguedesignandevaluationarebasedonlow．cyclefatigueloadtestonthebasisofthedata)Infactanumberofimportantstructuralweldingworks．suchasaircraft，nuclearreactors，turbine，a

5、utomotive，gasturbineenginesandturbines，andSOon，tobearinthehighrateoflow—frequencyaltematingloadprocess，fromtimetotimeinvaryingdegreestothelowrateofhigh．frequencyvibration．Existingnormsintheprojectestimatetheactualstructureoffatiguelife，oftendonotconsidertheharmfuleffectsofhigh-frequencyvibration，t

6、heonlyhigh．frequencycomponentsinthemainstackingalternatingload，accordingtosingle．cycletreatment，orsimplybecompletelyignored．Ifthevibrationisonlydependentontheloadontheaverage，becauseofitssmalleramplitudeofthestructureoftherelativelyminordamage．If,however，issuperimposedonlow—frequencyloadonthecycle

7、，anditsmaterialinjurycausedbythecomplexwillgreatlyspeeduptheprojectstructureinparticular，weldedstructuredamageandfailure，aseriousthreattotheentirestructureoftheequipmentortheuseofreliabilityandsafetyLife．‘Sincepe