《焊接结构疲劳性能》PPT课件

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1、焊接结构第四章焊接结构疲劳性能第4章焊接结构疲劳性能知识要点掌握程度相关内容疲劳性能的表征及疲劳类型掌握金属材料疲劳性能的表征方法，了解疲劳强度的影响因素，熟悉疲劳类型。疲劳曲线、S-N曲线、疲劳图、疲劳强度影响因素；材料疲劳、结构疲劳；高周疲劳、低周疲劳；单轴疲劳、多轴疲劳；横幅、变幅、随机疲劳；低温疲劳、高温疲劳、热-力复合疲劳等；应力疲劳、应变疲劳疲劳断裂过程和断口特征了解疲劳断裂的全过程，掌握疲劳裂纹扩展机理，熟悉疲劳宏观和微观断口特征疲劳裂纹的形成、稳定扩展和失稳断裂；裂纹源、稳定扩展区、加速扩

2、展区和瞬时断裂区；疲劳辉纹。疲劳裂纹扩展熟悉疲劳裂纹的扩展规律，掌握疲劳裂纹扩展寿命的估算方法。亚临界扩展、Paris指数规律、Forman指数规律；da/dN-DK一般规律；疲劳裂纹扩展寿命的估算方法。焊接接头疲劳强度的影响因素和提高措施熟悉影响焊接接头疲劳强度的因素，掌握各种提高焊接接头疲劳强度的措施。影响因素：应力集中、显微组织、残余应力、焊接缺陷、应力循环比、构件尺寸、服役温度。提高措施：磨削法、熔修法、压延法、过载法、局部加热、锤击法、喷丸法、Gunnert法、相变材料法、超声冲击焊接结构疲劳设

3、计与评价了解疲劳数据的统计方法，熟悉焊接结构疲劳强度设计方法。名义应力法、热点应力法、缺口应力法、断裂力学设计方法本章学习要点疲劳破坏——在交变载荷反复作用下，金属结构产生的破坏现象。疲劳断裂是金属结构的一种主要失效形式。金属结构疲劳破坏几率高达90％，具有广泛性。疲劳断裂属低应力断裂，其断裂应力水平往往<σb，甚至<σs。第一节焊接结构疲劳问题的研究背景4.1.1焊接结构疲劳断裂事故多发的原因①承受动载的焊接结构越来越多，承受的载荷越来越大，而焊接结构并没有严格按照疲劳设计规范进行设计；②虽然焊接接头静

4、载承受能力一般与母材相当，但承受疲劳载荷能力与母材相比较差，没有引起设计者、制造者、使用者的足够认识。斜拉索桥事故委内瑞拉的Maracibo桥，建于1960年，是世界著名的预应力混凝土斜拉索桥，由于桥索涂漆层经不住风雨的侵蚀，在拉索的剧烈振动下，192根的钢索中有25根存在严重隐患，1979年2月，一根拉索突然疲劳断裂，造成桥体局部坍塌，直接经济损失达5000万美元。桥梁疲劳事故辽宁盘锦田庄台大桥2004年6月10日早晨7时许，辽宁省盘锦市境内田庄台大桥突然发生垮塌。大桥从中间断裂27米。该桥在超限车辆长

5、期作用下，内部预应力严重受损。由于重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂，致使桥板坍塌。云天化公司爆炸2009年３月２３日云南云天化股份有限公司的合成氨装置合成塔出口管道断裂，事故导致７名员工受到轻微伤。由于高温、高压气体外泄形成了强冲击波，导致合成氨装置合成塔出口管道发生断裂。深圳华侨城事故“太空迷航”在设备设计方面存在的问题包括：座舱支承系统的中导柱法兰与活塞杆之间的联接为间隙配合，使中导柱内一个直径为16毫米的螺栓承受交变载荷，设计上没有考虑该螺栓承受交变载荷，未进行相应的疲劳验算，而且

6、结构设计没有考虑在现场安装、维护时保证该螺栓达到预紧力的有效措施。由于该螺栓松动，加剧了中导柱法兰与活塞杆在运行时的相对运动，使该螺栓的受力状况恶化，从而导致该螺栓产生疲劳破坏。2010年6月29日深圳东部华侨城“太空迷航”娱乐项目发生重大安全事故，造成6人死亡，10人受伤。俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站事故2009年8月17日，俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站发生重大事故，6400MW水电站被淹没，机电设备严重受损，电站停止运行，造成75人死亡，13人失踪。发生事故的最初原因为一水轮机罩的螺栓发生疲劳破坏，螺栓断

7、裂导致转子向上运动100-150mm而发生破坏。由于电厂断电，紧急闸门不能马上关闭，洪水进入电厂，造成设备短路，从而引发一系列的破坏。飞机疲劳事故2010年11月29日，阿根廷举行飞机表演现场，金属疲劳造成机翼断裂，如图中左机翼。疲劳断裂安全隐患铁道部大举召回动车原因：轮对发现裂纹轮对是机车与钢轨相接触的部分，由左右两个车轮压装在同一根车轴上组成，其作用是保证机车车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自机车车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给机车车辆各零部件，使容易发生机械疲劳

8、，存在安全隐患。4.1.2焊接结构疲劳断裂事例图4-1直升飞机起落架的疲劳断裂图4-2载重汽车纵梁的疲劳断裂结构裂纹从高度集中的角接板尖端开始，该机飞行着陆2118次后发生破坏。汽车底架纵梁断裂，该处承受反复的弯曲应力，且高应力集中图4-3水压机焊接机架的疲劳断裂高应力集中部位图4-4焊趾部位的疲劳裂纹靠近焊缝端部的焊趾部位的疲劳裂纹，由于较高应力集中所致。对于焊接结构，疲劳裂纹都是从设计不良的焊接接头的应力集中部位开始的。第