焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度

1、焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度1、疲勞：材料在變動(dòng)載荷作用下，會(huì)產(chǎn)生微觀和宏觀塑性變形，降低材料的繼 續(xù)承載能力并引起裂紋，隨著裂紋逐步擴(kuò)展，最后導(dǎo)致斷裂的過程。簡單說即裂 紋萌生和發(fā)展的過程。2、疲勞形式：機(jī)械疲勞、接觸疲勞、蠕變疲勞、熱疲勞。3、材料及結(jié)構(gòu)疲勞失效的特征表現(xiàn)：疲勞斷裂形式與脆性斷裂有明顯差別； 疲勞強(qiáng)度難以準(zhǔn)確定量確定；疲勞破壞一般從表面和應(yīng)力集中處開始。4、應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱系數(shù)R： =-1時(shí)，稱為交變載荷，疲勞強(qiáng)度用。表示；=0時(shí)，-1稱為脈動(dòng)載荷；尹-1時(shí)，稱為不對(duì)稱載荷，疲勞強(qiáng)度用。R。5、疲勞曲線：疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)中，根據(jù)試件在裂紋萌生或完全斷裂時(shí)所經(jīng)受的應(yīng) 力循環(huán)次數(shù)N與載荷幅

2、或應(yīng)力幅所做的曲線，即S-N曲線。最重要的兩種：平 均載荷為0時(shí)的對(duì)稱循環(huán)疲勞強(qiáng)度曲線;最小載荷為0時(shí)的脈動(dòng)疲勞強(qiáng)度曲線。6、疲勞斷裂過程：在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋一一裂紋萌生；裂紋穩(wěn) 定擴(kuò)展；失穩(wěn)斷裂。三個(gè)階段沒有嚴(yán)格界限。7、斷口特征：從斷裂開始點(diǎn)向四周射出類似貝殼紋的疲勞裂紋。塑性材料，宏 觀斷口為纖維狀，暗灰色；脆性材料，結(jié)晶狀。8、影響接頭疲勞強(qiáng)度因素：應(yīng)力集中、截面尺寸、表面狀態(tài)、加載情 況、介質(zhì)、接頭部位近縫區(qū)性能的改變、焊接殘余應(yīng)力、焊接缺陷。頭部位有不同的應(yīng)力集中，對(duì)接頭的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的影響。疲勞強(qiáng) 度系數(shù)Y =O Jo r （對(duì)于O 或O /） Y=T rw/T

3、 r （對(duì)于T ）對(duì)接焊縫由于形狀變化不大，因此應(yīng)力集中比其他形式接頭小，但過大的余高和 基本金屬件過度角會(huì)增加應(yīng)力集中，使接頭疲勞強(qiáng)度下降；提高丁字、十字接 頭疲勞強(qiáng)度根本措施是開坡口焊接和加工焊縫過渡區(qū)使之圓滑；低碳鋼的近縫 區(qū)金屬力學(xué)性能變化對(duì)接頭疲勞強(qiáng)度影響較小；低合金鋼情況比較復(fù)雜，在熱循 環(huán)作用下，熱影響區(qū)力學(xué)性能變化比低碳鋼大；在r比值較高時(shí)，例如在脈動(dòng) 載荷下，疲勞強(qiáng)度較高，在較高的拉應(yīng)力作用下，內(nèi)應(yīng)力較快釋放，因而內(nèi)應(yīng)力 對(duì)其影響減弱；當(dāng)r繼續(xù)增大時(shí)，內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步降低，對(duì)疲勞強(qiáng)度已不起作用。9、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：指按照規(guī)定的目標(biāo)，對(duì)強(qiáng)度、壽命、安全性進(jìn)行優(yōu)化，并使 組成結(jié)構(gòu)的各構(gòu)

4、件都具有相同的疲勞強(qiáng)度、疲勞壽命和安全性的一種設(shè)計(jì)方法。10、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則：1）承受拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件應(yīng)采用長而圓滑的過渡結(jié)構(gòu)以減少剛度的突然變化。2）優(yōu)先選用對(duì)接焊縫、單邊V形焊縫和K形焊縫， 盡可能不用角焊縫。3）采用角焊縫時(shí)最好用雙面焊縫，避免使用單面焊縫。4） 采用帶有搭接板（蓋板）的搭接接頭和彎搭接接頭，盡可能不用偏心搭接。5） 使焊縫位于低應(yīng)力區(qū)，使缺口效應(yīng)分散而避免其疊加。6）在焊趾缺口、焊縫根 部缺口和焊縫端面缺口之前或之后設(shè)置一些緩沖缺口以消除或降低上述缺口部 位的應(yīng)力。7）承受橫向彎曲的構(gòu)件應(yīng)縮短支撐間距以減小彎矩。8）橫向力應(yīng)作用于剪切中心之上以減小扭矩。9）承受

5、拉伸與彎曲的構(gòu)件如需加強(qiáng)，則加 強(qiáng)長度應(yīng)小，以減小加強(qiáng)對(duì)于構(gòu)件變形的約束。10）承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件，為避免橫截面翹曲受阻可采用切除翼緣端部、翼緣端部斜接等形式以及采用橫截面不 產(chǎn)生翹曲的型材。11）使焊縫能包圍較大面積或局部增加構(gòu)件壁厚以減輕外力作用于薄壁構(gòu)件上時(shí)引起的局部彎曲。12）在薄壁范圍內(nèi)合理布置焊縫 以減輕彎曲變形。13 ）避免能擾亂力流的開口，但與力流垂直的加勁肋板角部 應(yīng)切除。14）在特別危險(xiǎn)的部位以螺栓接頭或鉚接接頭、鍛造連接件或鑄造連接件代替焊接接頭。15）消除能引起腐蝕的根部間隙。11、提高疲勞強(qiáng)度工藝措施：降低應(yīng)力集中；調(diào)整殘余應(yīng)力場（整體處理、 局部加熱處理、預(yù)先超載）；改善材料表面性能；特殊保護(hù)措施。12、降低應(yīng)力集中：采用合理結(jié)構(gòu)形式，減少應(yīng)力集中；盡量采用應(yīng)力集中 系數(shù)小的接頭形式；采用角焊