焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度

1、焊接結(jié)構(gòu)講義第6章 焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度-12 -第6章焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度§ 6-1 概述 定義結(jié)構(gòu)在變動(dòng)載荷下工作，雖然應(yīng)力低于材料的但在較長(zhǎng)時(shí)間工作后 仍發(fā)生斷裂的現(xiàn)象叫金屬的疲勞。疲勞斷裂金屬結(jié)構(gòu)失效的一種主要形式，大量統(tǒng)計(jì)資料表明，由于疲勞而失效的金屬結(jié)構(gòu)約占結(jié)構(gòu)的 90%例如：直升飛機(jī)起落架，疲勞斷裂，裂紋從應(yīng)力集中很高的角接板尖端開(kāi)始，斷裂時(shí)飛機(jī)已起落 2118次。再如：載重汽車(chē)的縱梁的疲勞裂紋，該梁承受反復(fù)的彎曲應(yīng)力，在角鋼和縱梁的焊接處，因應(yīng)力集中很高而產(chǎn)生裂紋，開(kāi)裂時(shí)該車(chē)運(yùn)行3萬(wàn)公里。可見(jiàn)，疲勞斷裂是在正常的工作應(yīng)力作用下經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間后產(chǎn)生的， 也就是說(shuō)疲勞

2、斷裂的結(jié)構(gòu)是在應(yīng)力低于許用應(yīng)力的情況下產(chǎn)生的，這使 我們聯(lián)想到結(jié)構(gòu)的低應(yīng)力脆斷，疲勞和脆斷都是在低應(yīng)力作用下產(chǎn)生的， 那么它們之間有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)呢？二、疲勞和脆斷的比較疲勞和脆斷都是低應(yīng)力情況下的破壞，那么它們之間有什么異同呢？相同點(diǎn)不同點(diǎn)疲勞脆斷低應(yīng)力作用下破壞加載次數(shù)多次少次斷裂時(shí)變形很小裂紋擴(kuò)展速率慢快斷裂都具有突然性，危害大溫度影響小大影響斷裂的因素大部分相同斷口疲勞輝紋結(jié)晶狀三、疲勞的類(lèi)型根據(jù)構(gòu)件所受應(yīng)力的大小、應(yīng)力交變頻率的高低，通?？梢园呀饘?的疲勞分為2類(lèi)：一類(lèi)為高速疲勞它是在應(yīng)力低，應(yīng)力交變頻率高的情況下產(chǎn)生的，也叫應(yīng)力疲勞，即通常所說(shuō)的疲勞；另一類(lèi)為低周疲勞，它是在應(yīng)

3、力高，工作應(yīng)力近于或高于材料的屈服強(qiáng)度，應(yīng)力交變頻率低斷裂時(shí)應(yīng)力交變周次少（少于102105次）的情況下產(chǎn)生的疲勞，也叫應(yīng)變疲勞。1、高速疲勞（應(yīng)力疲勞）： 載荷?。☉?yīng)力?。?，頻率高，裂紋擴(kuò)展 速率小。2、低周疲勞（應(yīng)變疲勞）： 應(yīng)力高，頻率低，裂紋擴(kuò)展速率大。焊接結(jié)構(gòu)的疲勞破壞大部分屬于第二類(lèi)：低周疲勞。§ 6-2 疲勞限的常用表示方法 一變動(dòng)載荷（掌握0max、omix、om、r概念）金屬的疲勞是在變動(dòng)載荷下經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)周次后出現(xiàn)的，所以要 首先了解變動(dòng)載荷的性質(zhì)。變動(dòng)載荷是指載荷的大小、方向或大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性 變化（或無(wú)規(guī)則變化）的一類(lèi)載荷。變動(dòng)載荷的變化是如此的

4、不同，那么該怎樣來(lái)描述它的特性呢？除 了無(wú)規(guī)則的變動(dòng)載荷外，變動(dòng)載荷的特性可用下列幾個(gè)參量表示：仃 max : 應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力min ：應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最小應(yīng)力下面介紹幾種典型的具有特殊 循環(huán)特性的變動(dòng)載荷：國(guó)84疲勞試驗(yàn)中的載荷參數(shù)二 m = （ : max + 二 min ）12 :平均應(yīng)力 aa = （ ° max- ° min ） /2 :應(yīng)力幅值 r =二 mix /二 max :應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù), r的變化范圍是oo+l1、對(duì)稱(chēng)交變載荷應(yīng)力波形如圖，由圖可見(jiàn)：這種變動(dòng)載荷的仃min = 二 max應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r = 1。o'max、bmin、平均應(yīng)

5、力 m = 0 ,應(yīng)力幅值 a =二max2、脈動(dòng)載荷應(yīng)力波形如圖，由圖可見(jiàn)：仃min =0 r = 0； 仃max、仃min ;平均應(yīng)力；：,m與應(yīng)力幅值相等，都等于- max /2 m = ra =0 max /23、拉伸變載荷crmax> min均為拉應(yīng)力，但大小不等，0 < r < 1由圖可見(jiàn)：crmax、amin、cm、 aa 由上面幾個(gè)波形圖中我們可以看出這 樣一個(gè)關(guān)系，即：仃max =仃m +仃a ；圖5-9具有不同循環(huán)梏征的交 動(dòng)載荷仃min =仃m 仃a因此我們可以把任何變動(dòng)載荷看作是某個(gè)不變的平均應(yīng)力，也就是 靜載恒定部分和應(yīng)力幅值即交變應(yīng)力部分的組合。二

6、、疲勞強(qiáng)度和疲勞極限1、疲勞曲線(xiàn)（疲勞強(qiáng)度和疲勞極限）在金屬構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)用中，如果載荷的數(shù)值和方向變化頻繁時(shí)，即 使載荷的數(shù)值比靜載強(qiáng)度小得多，甚至比材料的屈服強(qiáng)度小的多構(gòu)件仍 可能破壞，破壞前載荷的循環(huán)次數(shù)與變動(dòng)載荷的大小和特性是有關(guān)系的，N和仃及r有關(guān)，這個(gè)關(guān)系通常用疲勞曲線(xiàn)來(lái)描述。多年來(lái)，人們對(duì)疲勞的研究發(fā)現(xiàn)，金屬承受的最大交變應(yīng)力0max越大,髓阡歡芭入則斷裂時(shí)應(yīng)力交變的次數(shù)N越少，即：仃max T N J ,反之 mmax J N T , 對(duì)試樣用不同載荷進(jìn)行反復(fù)多次加載試 驗(yàn)，即可測(cè)得在不同載荷下使試樣破壞所需 要的加載循環(huán)次數(shù) N,將破壞應(yīng)力與加載循 環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系繪成曲線(xiàn)就

7、叫疲勞曲 線(xiàn)。如圖：該曲線(xiàn)的意義是：構(gòu)件在變動(dòng)載荷著用下所能承受的最大應(yīng)力循環(huán) 次數(shù)，或：與各循環(huán)次數(shù)相對(duì)應(yīng)的不破壞的最大應(yīng)力。疲勞曲線(xiàn)隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N的增大而降低，當(dāng)N很大時(shí)曲線(xiàn)趨于 水平。曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)于某一應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N的不破壞的最大應(yīng)力為該循環(huán) 次數(shù)下的疲勞強(qiáng)度；曲線(xiàn)的水平漸近線(xiàn)為疲勞極限。 、/、4、1、廣 注息：疲勞強(qiáng)度是與循環(huán)次數(shù)N相關(guān)的破壞應(yīng)力；疲勞極限是與循環(huán)次數(shù) N無(wú)關(guān)的，也就是說(shuō)構(gòu)件經(jīng)無(wú)限多次應(yīng)力循 環(huán)而不破壞的最大應(yīng)力。通常在構(gòu)件的疲勞設(shè)計(jì)中，出于減輕重量及經(jīng)濟(jì)性考慮，并不把構(gòu) 件設(shè)計(jì)成永不破壞的，而是根據(jù)使用年限得出循環(huán)次數(shù)N,再根據(jù)循環(huán)次數(shù)N和疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)構(gòu)件。

8、但是有些構(gòu)件如：核電站，一經(jīng)使用中途是不能停下來(lái)更換零部件 的，這時(shí)就因根據(jù)永不破壞的原則，按疲勞極限來(lái)設(shè)計(jì)。疲勞極限與疲 勞強(qiáng)度的區(qū)別就在于疲勞強(qiáng)度是進(jìn)行有限壽命設(shè)計(jì)時(shí)使用的，而疲勞極 限是進(jìn)行無(wú)限壽命設(shè)計(jì)時(shí)使用的。陽(yáng)曲號(hào)英型能處曲履行 期接材科 b）都看一卷材科鄴牛告合等1由于疲勞斷裂時(shí)的循環(huán)周次很多，所以疲勞曲線(xiàn)的 橫坐標(biāo)通常取對(duì)數(shù)坐標(biāo)，如 右圖：不同材料的疲勞曲線(xiàn)形狀不同，大致可分為 2 類(lèi)，一類(lèi)是具有應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象的合金，如常溫下的鋼鐵材料，其疲勞曲線(xiàn)就是我們上面所講的，曲 線(xiàn)上有明顯的水平部分，疲勞極限有明顯的物理意義，即：無(wú)限多應(yīng)力 循環(huán)不破壞的最大應(yīng)力。而對(duì)于沒(méi)有應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象的金

9、屬合金，如部分有色金屬合金，在高 溫下或腐蝕介質(zhì)中工作的鋼，它們的疲勞曲線(xiàn)上沒(méi)有水平部分，如右圖： 這時(shí)就規(guī)定某一 No值所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力作為“條件疲勞極限”或“有限疲勞 極限”，No稱(chēng)為循環(huán)基數(shù)，對(duì)于實(shí)際構(gòu)件來(lái)講，No值是根據(jù)構(gòu)件的工作條件和使用壽命來(lái)定的。2、疲勞圖上面講的疲勞曲線(xiàn)是對(duì)應(yīng)于某一應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù) r測(cè)定的，當(dāng)改 變時(shí)，曲線(xiàn)上各數(shù)值的大小也將改變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在最大應(yīng)力相同的情況下，應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)稱(chēng)度越大，即 平均應(yīng)力越高（rT、仃mT）,金屬斷裂前所能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)越多。 即：amax相叵I日寸，DmTNT ,這是因?yàn)?' m T使得仃a J這是因?yàn)椴牧系钠趽p傷（不均勻

10、滑移）是由交變應(yīng)力長(zhǎng)期作用形 成的，應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)度越大也就是r越大，就表示應(yīng)力交變幅度占最大 應(yīng)力的比例越小，疲勞損傷就小，因此達(dá)到斷裂時(shí)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)就多。 疲勞壽命就長(zhǎng)?？梢?jiàn)材料的疲勞強(qiáng)度與應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù) r、平均應(yīng)力仃m都有關(guān)系, 但是我們?cè)鯓颖硎具@個(gè)關(guān)系呢？表示這個(gè)關(guān)系的最常用的方法就是疲勞 圖，從疲勞圖中我們可以得出各種循環(huán)特性下的疲勞強(qiáng)度，疲勞圖常用 的主要有以下幾種：（1）用。max與r表示的疲勞圖它直接反映Qmax與r關(guān)系，可以明確的看/出r上升，疲勞強(qiáng)度也上升，疲勞強(qiáng)度用 仃rF表示，角標(biāo)r表示0 r是對(duì)應(yīng)于該應(yīng)力特征循T ' ° 旬一環(huán)系數(shù)下的疲勞強(qiáng)度

11、。用"，F(xiàn) . 1. I.的從圖中我們可以看出：對(duì)稱(chēng)交變載荷下的疲勞強(qiáng)度仃-1、脈動(dòng)循環(huán)下的疲勞強(qiáng)度仃°。當(dāng)r=1時(shí)是靜載強(qiáng)度。(2)用仃max與口 m表示的疲勞圖(已知r如何求果)此圖以。max和。mix為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，過(guò)原點(diǎn)作一直線(xiàn)與坐標(biāo) 軸成45度角，再將震幅的數(shù)值對(duì)稱(chēng)地繪再該斜線(xiàn)的的上下兩側(cè)，則該斜 線(xiàn)及上下線(xiàn)所表示的應(yīng)力為平均應(yīng)力及在其上疊加的對(duì)稱(chēng)交變應(yīng)力。當(dāng)仃m =0時(shí)，表示對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)，故縱軸上 ON表示仃-1； 線(xiàn)段O / N/表示脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的疲勞強(qiáng)度 仃0 ;當(dāng)仃m =a b時(shí)，相當(dāng)于靜拉伸強(qiáng)度, 故仃a = 0 。該疲勞圖告訴我們，在不同的 平均應(yīng)

12、力%下，材料所能承受的 最大交變應(yīng)力仃max及應(yīng)力幅值仃a, 它直接表示的是疲勞強(qiáng)度二與平 均應(yīng)力：m的關(guān)系，也就是說(shuō)已知 平均應(yīng)力仃m,就可以從該圖上求得 二r。這時(shí)材料已不能再承受交變應(yīng)力,圖89用和表示的疲勞圖用作圖法，自0點(diǎn)作一與水平線(xiàn)成口角的直線(xiàn)，角根據(jù)下式確定:tg 二二 2 二max 二 J max-0-1mmax mix但是如果我們知道 r怎樣求 二r,也就是說(shuō)怎樣從該圖上求某種 循環(huán)系數(shù)r下的疲勞強(qiáng)度呢？可武漢理工大學(xué)金屬成型加工系姜?jiǎng)?019/3/12第-18 -頁(yè)該直線(xiàn)與圖形上部曲線(xiàn)的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是該r下的疲勞強(qiáng)度。,(3)用仃a與。m表示的疲勞圖(已知 r如何求仃r

13、)圖用".和。吊表示的疲勞圖圖中橫坐標(biāo)為平均應(yīng)力m m, 縱坐標(biāo)為應(yīng)力幅值仃a,曲線(xiàn)上各 點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度% =。m +。a ,使用 時(shí)只要知道平均應(yīng)力 二m查出對(duì) 應(yīng)的應(yīng)力幅值仃a,或已知應(yīng)力幅 值仃a,查出對(duì)應(yīng)的平均應(yīng)力am, 把它們的縱橫坐標(biāo)加起來(lái)就是疲 勞強(qiáng)度。r。曲線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)A的縱坐標(biāo) 就是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度仃-1,曲線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)B的橫坐標(biāo)就是靜載強(qiáng)度仃b,此時(shí)仃a = 0、r = 1。若僅僅已知循環(huán)特征系數(shù)r,怎樣求疲勞強(qiáng)度呢？仍然用作圖法，自 。點(diǎn)作一與水平軸成口角的直線(xiàn)與曲線(xiàn)相交，并使口角滿(mǎn)足下式：1 一二 mix二 atg 二二m_ - max - - mix _-

14、max _ 1 - rmax 1 mix , 、- mix1 ' r二 max則交點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)之和仃m +仃a =。.，即為循環(huán)系數(shù)為r時(shí)的疲勞強(qiáng)度 二r。例如：求脈動(dòng)循環(huán)r=0的疲勞強(qiáng)度，把r=0代入上式，得tg% = 1、 % =450 ,所以過(guò)原點(diǎn)作一條45°的射線(xiàn)，與曲線(xiàn)相交，交點(diǎn)的縱橫坐標(biāo) 之和就是脈動(dòng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度。(4)用仃max與仃mix表示的疲勞圖(已知 r如何求。r)圖中縱坐標(biāo)表示循環(huán)中的最大應(yīng)力 仃max,橫坐標(biāo)表示最小應(yīng)力仃mix 由原點(diǎn)發(fā)出的每一條射線(xiàn)代表一種循環(huán)特性，因?yàn)檫@些射線(xiàn)的斜率的倒數(shù)就是應(yīng)力循環(huán)特征系數(shù)r （=仃mix 例如：由原點(diǎn)向左與橫

15、軸傾斜45°的直線(xiàn)，其斜率的倒數(shù)為負(fù)1, 即r=-1 ,所以它表示交變載荷， 它與曲線(xiàn)交點(diǎn)B的縱坐標(biāo)BB即為 交變載荷的疲勞強(qiáng)度仃-1。向右與橫軸傾斜45°的直線(xiàn)，其斜率的倒數(shù)為1,即r=1 ,所以 它表示靜載情況，它與曲線(xiàn)交于D 點(diǎn)，則DD即為靜載強(qiáng)度。縱軸本身又表示脈動(dòng)載荷 r=0 , CC即為仃0。§ 5-3 疲勞斷裂過(guò)程和斷口特征一、裂紋核心的形成二、疲勞裂紋的擴(kuò)展三、斷口特征§ 5-4 焊接接頭的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（教材162頁(yè)）§ 5-5 斷裂力學(xué)在疲勞裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用一、疲勞裂紋擴(kuò)展速率疲勞裂紋擴(kuò)展速率：da/dn=f （。、a、C）P

16、aris公式、Morman公式、華格公式 門(mén)檻值 Kth :疲勞裂紋不擴(kuò)展的臨界值。二、疲勞壽命估計(jì)（了解）§ 5-6影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素影響基本金屬疲勞強(qiáng)度的因素同樣對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有影響， 此外焊接結(jié)構(gòu)本身的一些特點(diǎn)也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響，下面我 們分別探討一下。一、應(yīng)力集中的影響（對(duì)接接頭，十字接頭，搭接接頭）應(yīng)力集中的大小不同、產(chǎn)生原因不同對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響程度也不同對(duì)接焊縫：對(duì)接焊縫由于形狀變化不大，應(yīng)力集中 比其它接頭形式要小，雖然如此，但要注意:加厚高上升，疲勞強(qiáng)度下降。r ；焊縫向母材的過(guò)渡角上升，疲勞強(qiáng)度下降 。r；過(guò)渡圓弧半徑上升，疲勞強(qiáng)度上升仃r

17、T機(jī)械加工焊縫表面， 應(yīng)力集中下降，疲勞強(qiáng)度上升 仃rT。但無(wú)封底焊或有嚴(yán)重缺陷的機(jī)械加工無(wú)意義。十字接頭：十字接頭由于在焊縫向基本金屬過(guò)渡處有明顯的截面變化，其應(yīng)力 集中要比對(duì)接接頭大，因此疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)低于對(duì)接接頭，增大焊角只能有限的提高疲勞強(qiáng)度 仃r f合金鋼對(duì)應(yīng)力集中敏感，所以采用合金鋼對(duì)提高疲勞強(qiáng)度沒(méi)有優(yōu)越 性。十字接頭提高疲勞強(qiáng)度的措施：1）開(kāi)坡口焊接；2）加工焊縫過(guò)渡區(qū)，使之圓滑過(guò)渡。搭接接頭搭接接頭的疲勞強(qiáng)度是很低的，實(shí)驗(yàn)表明：側(cè)面焊縫，c-r最低，34%正面焊縫，焊角1: 1 , j略有提高。40%正面焊縫，焊角1: 2,r 1： 1 ,效果不大。 49%機(jī)械加工，效果也不顯著，

18、57%正面焊縫，焊角1:3.8蓋板加厚一倍，并機(jī)械加工，。r最高，100% 這時(shí)已失去搭接接頭簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。加蓋板的對(duì)接接頭極不合理，蓋板幫倒忙。49%100%圖6-W低碳鋼搭接接頭的疲勞強(qiáng)度對(duì)比二、近縫區(qū)金屬性能變化的影響低碳鋼近縫區(qū)性能變化對(duì)疲勞強(qiáng)度影響較小，低合金鋼近縫區(qū)性能 變化對(duì)疲勞強(qiáng)度影響不大，對(duì)高強(qiáng)鋼若用高組配接頭，則無(wú)影響；若用低組配接頭，則取決于夾層厚度。當(dāng)h/d>0.75時(shí)接頭的疲勞強(qiáng)度取決與軟層的，比母材低；當(dāng)h/d<0.75時(shí)接頭的疲勞強(qiáng)度仃.隨比值h/d的減小而提高。三、殘余應(yīng)力的影響對(duì)沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)施加一個(gè)變動(dòng)載荷，那么這個(gè)載荷在構(gòu)件內(nèi)部 產(chǎn)生的應(yīng)力

19、波形圖是這樣的：圖 6-38 a 。密6-3«用接那為對(duì)應(yīng)力循環(huán)的期響如果這個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)先有一個(gè)拉伸應(yīng)力的話(huà)，那么這個(gè)變動(dòng)載荷產(chǎn) 生的應(yīng)力波形就必須疊加在這個(gè)正的內(nèi)應(yīng)力之上，構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力波形 圖將變?yōu)檫@樣的，圖6-38 b 。最大應(yīng)力和平均應(yīng)力都有所上升，這個(gè)變 化將對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生什么影響呢?表示的疲勞圖來(lái)分析這一變化,讓我們通過(guò)仃m和仃圖中曲線(xiàn)ACB表示不同平均 應(yīng)力時(shí)的極限應(yīng)力振幅。a,當(dāng)構(gòu)件 中應(yīng)力振幅大于極限幅值時(shí)，將發(fā) 生疲勞破壞，小于極限幅值則是安 全的。當(dāng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力時(shí)，它承受 載荷的平均應(yīng)力為仃m,與此對(duì)應(yīng) 的極限應(yīng)力幅值為二a。當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在正的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，

20、它和外載荷疊加，使結(jié)構(gòu)的平均應(yīng) 力提高到。ml,這時(shí)從疲勞圖中可 以看出，起極限應(yīng)力幅值二a降低 了，構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度也隨之降低。當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在負(fù)的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，它將使整個(gè)應(yīng)力循環(huán)降低，平均應(yīng)力 也降到仃m2 ,在疲勞圖上其對(duì)應(yīng)的極限應(yīng)力幅值將增加到 仃a2 ,構(gòu)件的 疲勞強(qiáng)度也隨之提高。在上述分析中沒(méi)有考慮內(nèi)應(yīng)力在載荷作用下的變化，實(shí)際上當(dāng)應(yīng)力循環(huán)中的最大應(yīng)力。max達(dá)到。s時(shí)，亦即仃m與a a之和達(dá)到。s時(shí)，內(nèi)應(yīng)力將因全面屈服而消除，為了考慮這一因素，在 仃m和仃a表示的疲勞圖 中作出仃m +仃a =仃s的軌跡線(xiàn)，也就是與兩個(gè)坐標(biāo)的截距都是 仃s的直 線(xiàn)，該直線(xiàn)與極限應(yīng)力幅值二- a曲線(xiàn)相交于C點(diǎn)

21、，在此直線(xiàn)之上，所有點(diǎn) 的仃m與a a之和均達(dá)到仃s ,因此，當(dāng)外加變動(dòng)載荷的平均應(yīng)力大于等于 C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)，那么該變動(dòng)載荷的最大應(yīng)力。max =。m +仃a必然大 于等于材料的 圻s ,這時(shí)內(nèi)應(yīng)力將全面消除。所以平均應(yīng)力大于C點(diǎn)的變動(dòng)載荷，在最初的幾次循環(huán)中就將消除 殘余應(yīng)力，因此在這種情況下，內(nèi)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度沒(méi)有影響。當(dāng)平均應(yīng)力小于C點(diǎn)數(shù)值時(shí)，仃m越小則加卸載過(guò)程中殘余應(yīng)力消除 的也就越少，所以?xún)?nèi)應(yīng)力的影響也就越顯著。最后的結(jié)論是拉伸殘余應(yīng)力降低疲勞強(qiáng)度；壓縮殘余應(yīng)力提高疲勞 強(qiáng)度；變動(dòng)載荷的仃m大于C點(diǎn)應(yīng)力時(shí)殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度沒(méi)有影 響。小于C點(diǎn)數(shù)值時(shí)，圻m越小，內(nèi)應(yīng)力

22、的影響也就越顯著。以上是內(nèi)應(yīng)力影響。的理論分析，下面再用幾個(gè)具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái) 高，殘余應(yīng)力大的，二低。說(shuō)明焊接殘余應(yīng)力對(duì)仃r的影響。 用2組焊接試件做疲勞試驗(yàn)；A組：先焊縱縫，后焊橫縫，B組： 先焊橫縫，后焊縱縫， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6-39, A組的二-r殘余應(yīng)力小 仃r高殘余應(yīng)力大仃r低>B組的仃r,可見(jiàn)殘余應(yīng)力小的，仃r利用不同坤核次序滿(mǎn)整試嶂瑞展應(yīng)力的偵勞驕度對(duì)比出題結(jié)果該實(shí)驗(yàn)由于沒(méi)有采用熱處理消除內(nèi)應(yīng)力，排除了熱處理對(duì)材料性能 的影響，比較明確的說(shuō)明了內(nèi)應(yīng)力的作用。四、焊接缺陷的影響焊接缺陷對(duì)疲勞強(qiáng)度有很大的影響，影響程度與缺陷的種類(lèi)，尺寸, 方向，所在位置有關(guān)。片狀缺陷比圓角的影響

23、大；表面缺陷比內(nèi)部的影響大；與作用力方向垂直的片狀缺陷比其他方向的影響大；拉應(yīng)力場(chǎng)中的缺陷比壓應(yīng)力場(chǎng)中的影響大；應(yīng)力集中區(qū)的缺陷比均勻應(yīng)力場(chǎng)中的影響大。§ 5-7提高接頭疲勞強(qiáng)度的措施 一、降低應(yīng)力集中1、采用合理的結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中(圖6-46)(1)避免三向交叉焊縫(2)焊縫離開(kāi)受力最大的位置(3)不用單邊角焊縫(4)盡量減少剛度(5)尖角改圓角(6)不用加蓋板對(duì)接(7)采用中間夾板用間斷焊和塞焊代替連續(xù)焊2、盡量采用對(duì)接接頭(1)采用復(fù)合結(jié)構(gòu)把角焊縫改為對(duì)接焊縫(圖 6-47,圖6-48);(2)注意：對(duì)接焊縫只有在截面沒(méi)有突然改變的情況下傳力才是合 理的。不合理的對(duì)接焊縫實(shí)例，(圖6-49)推停力求津曼(3)機(jī)械打磨焊縫過(guò)渡區(qū)是可采用的方法，但應(yīng)順著力線(xiàn)的方向, 垂直力