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1、第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度1 1 疲劳的基本知识疲劳的基本知识2 2 提高焊接接头疲劳强度的措施提高焊接接头疲劳强度的措施3 3 焊接结构的断裂分析焊接结构的断裂分析第第1页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度1 1 疲劳的基本知识疲劳的基本知识c疲劳破坏的基本特征和类型疲劳破坏的基本特征和类型c影响焊接结构疲劳强度的因素影响焊接结构疲劳强度的因素疲疲劳劳：在在循循环环应应力力和和应应变变作作用用下下，在在一一处处或或几几处处产产生生局局部部永永久久性性累累积积损损伤伤，经经一一定定循循环环次次数数后后产产生生的的裂
2、裂纹纹或突然发生完全断裂的过程。或突然发生完全断裂的过程。第第2页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度1 1、疲劳断裂的过程、疲劳断裂的过程疲劳断裂一般由三个阶段组成：疲劳断裂一般由三个阶段组成：裂纹的形成（萌生）裂纹的形成（萌生）裂纹的扩展裂纹的扩展失稳断裂失稳断裂三三个个阶阶段段之之间间没没有有严严格格界界限限，因因此此定定义义带带有有一一定定的随意性。的随意性。第第3页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度裂纹的形成裂纹的形成裂裂纹纹萌萌生生初初期期：包包括括位位错错在在滑滑移移面面内内的的运运动动、在在晶
3、晶粒粒内内伴伴随随位位错错运运动动出出现现滑滑移移带带和和滑滑移移带带上上材材料料形成微观分离形成微观分离。裂裂纹纹萌萌生生后后期期：晶晶粒粒上上滑滑移移带带上上材材料料中中出出现现微微观观分分离离，最最终终形形成成于于晶晶粒粒尺尺寸寸相相当当、能能够够进进一一步步扩扩展的微观裂纹。展的微观裂纹。第第4页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度裂纹的扩展裂纹的扩展在在循循环环载载荷荷作作用用下下，微微观观裂裂纹纹稳稳定定扩扩展展成成为为大大小小与与构构件件宏宏观观尺尺寸寸（如如板板厚厚）相相当当的的临临界界宏宏观观裂裂纹纹的过程。的过程。这一过程在总寿命中
4、占主要部分。这一过程在总寿命中占主要部分。第第5页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度裂纹失稳断裂裂纹失稳断裂根据结构形式而定。根据结构形式而定。对对于于承承力力构构件件，可可以以定定义义为为扣扣除除裂裂纹纹面面积积的的净净截截面已不能再承受所受应力时为断裂阶段。面已不能再承受所受应力时为断裂阶段。对对于于压压力力容容器器，则则把把出出线线泄泄露露时时定定义义为为断断裂裂阶阶段段的开始。的开始。第第6页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度2 2、疲劳断裂的特征、疲劳断裂的特征一一般般把把断断口口分分成成三三个个
5、区区，分分别别与与疲疲劳劳裂裂纹纹的的形形成成、扩展和瞬时断裂三个阶段相对应。、扩展和瞬时断裂三个阶段相对应。疲劳裂纹源区疲劳裂纹源区疲劳裂纹扩展区疲劳裂纹扩展区瞬时断裂区瞬时断裂区第第7页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第8页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳裂纹源区疲劳裂纹源区v一一般般很很小小，宏宏观观上上难难以以分分辨辨疲疲劳劳裂裂纹纹源源区区的的断断面面特特征。征。v疲疲劳劳裂裂纹纹源源一一般般总总发发生生在在表表面面，但但若若构构件件内内部部存存在在缺陷，也可在构件内部发生。缺陷，也可在
6、构件内部发生。v疲疲劳劳源源数数目目有有时时不不止止一一个个，有有两两个个甚甚至至更更多多。对对于于低周疲劳，断口上常有几个位于不同位置的疲劳源。低周疲劳，断口上常有几个位于不同位置的疲劳源。第第9页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳裂纹扩展区疲劳裂纹扩展区v宏宏观观形形貌貌常常呈呈现现为为贝贝壳壳状状或或海海滩滩波波纹纹状状条条纹纹，而而且且条条纹纹推推进进线线一一般般是是从从裂裂纹纹源源开开始始向向四四周周推推进进呈呈弧弧形形线条，并且垂直于疲劳裂纹的扩展方向。线条，并且垂直于疲劳裂纹的扩展方向。v恒恒应应力力或或恒恒应应变变实实验验时时，断
7、断口口一一般般无无此此特特征征，此此时时疲劳断口光滑呈细晶状。疲劳断口光滑呈细晶状。v疲疲劳劳台台阶阶：一一些些薄薄板板件件，其其断断口口上上有有明明显显的的疲疲劳劳台台阶。阶。第第10页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度瞬时破断区瞬时破断区v又又称称“最最终终破破断断区区”。是是疲疲劳劳裂裂纹纹扩扩展展到到临临界界尺尺寸寸后的快速破断。后的快速破断。v与与静静载载拉拉伸伸断断口口中中快快速速破破坏坏的的放放射射区区及及剪剪切切唇唇相相同同，有时仅有剪切唇无放射区。，有时仅有剪切唇无放射区。v对于脆性材料，瞬时破断区为结晶状脆性断口。对于脆性材料，瞬
8、时破断区为结晶状脆性断口。第第11页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳断口的微观形貌特征疲劳断口的微观形貌特征v微观特征为微观特征为疲劳条纹疲劳条纹，又称，又称疲劳辉纹疲劳辉纹。v通通常常为为明明暗暗交交替替的的有有规规则则的的相相互互平平行行的的条条纹纹。一一般般每每一一条条条条纹纹代代表表一一次次载载荷荷循循环环。疲疲劳劳条条纹纹的的间间距距在在0.10.4m之间。之间。v面面心心立立方方金金属属的的疲疲劳劳条条纹纹清清晰晰明明显显，体体心心立立方方金金属属和密排六方结构金属的疲劳条纹不太明显。和密排六方结构金属的疲劳条纹不太明显。第第12页
9、页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第13页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳辉纹和贝壳状条纹的区别疲劳辉纹和贝壳状条纹的区别v辉辉纹纹是是一一次次应应力力循循环环中中裂裂纹纹尖尖端端塑塑性性钝钝化化形形成成的的痕痕迹，相邻的贝纹线间可能有成千上万条辉纹。迹，相邻的贝纹线间可能有成千上万条辉纹。v有有时时宏宏观观断断口口上上看看不不到到贝贝壳壳纹纹，但但电电镜镜下下仍仍可可看看到到疲劳辉纹。疲劳辉纹。v面面心心立立方方金金属属的的疲疲劳劳条条纹纹清清晰晰明明显显，体体心心立立方方金金属属和密排六方结构金
10、属的疲劳条纹不太明显。和密排六方结构金属的疲劳条纹不太明显。第第14页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度3 3、疲劳破坏的基本类型、疲劳破坏的基本类型高周疲劳高周疲劳 材材料料在在低低于于屈屈服服点点的的循循环环应应力力作作用用下下，经经105以以上上循循环环次次数数而而发发生生的的疲疲劳劳。受受应应力力幅幅控控制制，又又称称“应力疲劳应力疲劳”。低周疲劳低周疲劳 材材料料在在接接近近或或超超过过其其屈屈服服点点的的循循环环应应力力作作用用下下，经经低低于于105次次塑塑性性应应变变循循环环而而产产生生的的疲疲劳劳。受受应应变变幅幅控控制制，又称又称
11、“应变疲劳应变疲劳”。第第15页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度4 4、疲劳寿命和疲劳极限、疲劳寿命和疲劳极限变动载荷变动载荷变变动动载载荷荷是是指指载载荷荷大大小小、方方向向、波波形形、频频率率和和应应力力幅随时间发生周期性或无规则变化的一类载荷。幅随时间发生周期性或无规则变化的一类载荷。变动载荷或应力循环特性主要用下列参量表示：变动载荷或应力循环特性主要用下列参量表示：max、minm、ar第第16页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度max变变动动载载荷荷或或应应力力循循环环内的最大应力；内的最大应力
12、；min变变动动载载荷荷或或应应力力循循环环内的最小应力；内的最小应力；m平均应力；平均应力；a应力振幅或应力半幅；应力振幅或应力半幅；r 应应力力循循环环特特性性系系数数或或应应力循环对称系数。力循环对称系数。第第17页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳极限疲劳极限当当应应力力幅幅低低于于某某值值时时，应应力力循循环环无无数数次次也也不不会会发发生生疲劳破坏，此时的应力幅称为材料的疲劳破坏，此时的应力幅称为材料的“疲劳极限疲劳极限”。应力比为应力比为r时，疲劳极限时，疲劳极限r如：如：r=-1，疲劳极限写作，疲劳极限写作-1对称交变载荷（对称循
13、环应力）对称交变载荷（对称循环应力）第第18页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳曲线疲劳曲线试试验验时时用用一一光光滑滑（或或带带缺缺口口）试试件件或或实实际际构构件件，使使其其受受周周期期性性重重复复（通通常常为为正正弦弦型型）的的恒恒幅幅载载荷荷（拉拉伸伸、压压缩缩、弯弯曲曲、扭扭转转）作作用用，直直至至出出现现裂裂纹纹或或完完全全断裂。断裂。根根据据试试件件在在裂裂纹纹萌萌生生或或完完全全断断裂裂时时所所受受的的应应力力循循环环次次数数N与与载载荷荷幅幅或或应应力力幅幅做做出出疲疲劳劳曲曲线线，即即S-N曲线曲线。循环载荷试验循环载荷试验第
14、第19页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度应应力力循循环环基基数数N0：两两直直线交点的横坐标线交点的横坐标条条件件疲疲劳劳强强度度：指指定定N0（一一般般为为107或或更更高高）下下的的中值疲劳强度；中值疲劳强度；若若为为N（小小于于107）次次应应力力循循环环，对对应应于于斜斜直直线线上上的的最最大大应应力力或或应应力力幅幅，称称为为N次循环的中值疲劳强度。次循环的中值疲劳强度。第第20页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳寿命疲劳寿命通通常常的的焊焊接接接接头头疲疲劳劳试试验验中中，一一般般不不测测
15、量量疲疲劳劳裂裂纹纹的萌生寿命的萌生寿命Ni，仅记录破坏寿命，仅记录破坏寿命Nf。疲疲劳劳破破坏坏寿寿命命包包括括裂裂纹纹萌萌生生寿寿命命和和裂裂纹纹扩扩展展寿寿命命两两部分，即部分，即Nf=Ni+Np。工工程程上上将将裂裂纹纹深深度度定定义义为为0.25mm（表表面面裂裂纹纹长长度度约约 为为 1.52.5mm）来来 定定 义义 Ni，此此 时时 Ni相相 当当 于于 Nf的的50%60%以上。以上。第第21页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度1 1、应力集中的影响、应力集中的影响焊焊接接接接头头中中：设设计计、接接头头形形式式和和各各种种缺缺陷陷
16、（如如未未焊焊透透、咬咬边边等等）是是产产生生应应力力集集中中的的主主要要原原因因，也也是是降降低低结结构动载强度的主要因素。构动载强度的主要因素。所所以以确确定定合合理理的的结结构构形形式式，选选择择适适当当的的焊焊接接接接头头，采采用用良良好好的的焊焊接接工工艺艺是是提提高高焊焊接接结结构构动动载载强强度度的的有有效效措措施。施。第第22页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度1 1、应力集中的影响、应力集中的影响（1 1）各种焊接接头对疲劳强度的影响）各种焊接接头对疲劳强度的影响对接接头对接接头对对接接接接头头的的疲疲劳劳强强度度主主要要取取决决于
17、于焊焊缝缝向向基基本本金金属属过过渡的形状。余高渡的形状。余高h，过渡角，过渡角，应力集中，应力集中，r。对对焊焊缝缝表表面面进进行行机机械械加加工工，应应力力集集中中程程度度，但但成成本本很很高高。（带带有有严严重重缺缺陷陷和和不不用用封封底底焊焊的的焊焊缝缝，其其缺缺陷陷处处或或焊焊缝缝根根部部的的应应力力集集中中要要比比焊焊缝缝表表面面的的应应力力集集中中严严重得多，这时焊缝表面的机械加工没有意义。）重得多，这时焊缝表面的机械加工没有意义。）第第23页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度（1 1）各种焊接接头对疲劳强度的影响）各种焊接接头对疲劳强
18、度的影响T形和十字接头形和十字接头应应力力集集中中系系数数比比对对接接接接头头的的应应力力集集中中系系数数高高，故故疲疲劳强度劳强度r都低于对接接头。都低于对接接头。不不开开坡坡口口的的十十字字接接头头：焊焊缝缝根根部部有有严严重重的的应应力力集集中中，其疲劳极限值最低。其疲劳极限值最低。构构件件边边缘缘开开坡坡口口：应应力力集集中中降降低低，其其疲疲劳劳极极限限比比不不开开坡口的高。坡口的高。第第24页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度（1 1）各种焊接接头对疲劳强度的影响）各种焊接接头对疲劳强度的影响搭接接头搭接接头搭搭接接接接头头的的疲疲劳劳极
19、极限限最最低低。（有有时时会会低低于于铆铆接接接接头头的疲劳极限）的疲劳极限）仅仅有有侧侧面面焊焊缝缝的的搭搭接接接接头头的的疲疲劳劳极极限限最最低低，只只达达到到基本金属的基本金属的34%。即即使使在在焊焊缝缝向向基基本本金金属属过过渡渡区区进进行行表表面面机机械械加加工工，也不能显著提高搭接接头的疲劳极限。也不能显著提高搭接接头的疲劳极限。第第25页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度（2 2）焊接工艺缺陷对疲劳强度的影响）焊接工艺缺陷对疲劳强度的影响循循环环载载荷荷下下，有有缺缺陷陷的的焊焊缝缝区区常常常常是是接接头头和和结结构构破破坏的发源地。
20、坏的发源地。焊焊接接过过程程中中，各各种种缺缺陷陷对对接接头头疲疲劳劳强强度度影影响响的的程程度度与其种类、尺寸、方向和位置有关。与其种类、尺寸、方向和位置有关。平面形状缺陷比立体形状缺陷影响大；平面形状缺陷比立体形状缺陷影响大；表面缺陷比内部缺陷影响大；表面缺陷比内部缺陷影响大；垂直作用力方向的平面状缺陷比不垂直方向的大；垂直作用力方向的平面状缺陷比不垂直方向的大；第第26页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度（2 2）焊接工艺缺陷对疲劳强度的影响）焊接工艺缺陷对疲劳强度的影响位于残余拉应力场内的缺陷比残余压应力场的缺陷位于残余拉应力场内的缺陷比残余
21、压应力场的缺陷的影响大；的影响大；应力集中区的缺陷（如焊趾裂纹）比在均匀应力场应力集中区的缺陷（如焊趾裂纹）比在均匀应力场中的影响大；中的影响大；尺寸：尺寸：未焊透增加，疲劳极限迅速下降。未焊透增加，疲劳极限迅速下降。材料：材料：同样尺寸的缺陷对不同材料焊接结构疲劳极同样尺寸的缺陷对不同材料焊接结构疲劳极限的影响不同。限的影响不同。第第27页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度2 2、近缝区金属性能变化的影响、近缝区金属性能变化的影响对对于于低低碳碳钢钢接接头头，在在常常用用的的热热输输入入下下焊焊接接，HAZ和和母母材材的的疲疲劳劳极极限限基基本本接
22、接近近。非非常常高高的的热热输输入入下下，才才能能使使HAZ对对应应力力集集中中的的敏敏感感性性降降低低，其其疲疲劳劳强强度度可可比比母母材材高得多。高得多。低低合合金金钢钢的的情情况况较较为为复复杂杂。HAZ的的力力学学性性能能比比低低碳碳钢钢的的大大。化化学学成成分分、金金相相组组织织和和力力学学性性能能的的不不一一致致性性，在有应力集中或无应力集中时对疲劳强度的影响不大。在有应力集中或无应力集中时对疲劳强度的影响不大。第第28页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第29页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳
23、强度性能不均匀性对接头疲劳强度的影响性能不均匀性对接头疲劳强度的影响e高高组组配配的的接接头头：力力学学性性能能的的不不均均匀匀性性对对接接头头的的疲疲劳劳强强度度基基本本无无影影响响。此此时时接接头头的的疲疲劳劳强强度度取取决决于于较较软软的的基体金属。基体金属。e有有软软夹夹层层的的接接头头：疲疲劳劳强强度度还还取取决决于于层层的的尺尺寸寸h/d（h为为夹夹层层的的厚厚度度，d为为试试件件直直径径）。h/d0.75时时，接接头头的的疲疲劳劳强强度度很很大大程程度度取取决决于于夹夹层层的的疲疲劳劳强强度度；h/d0.75时，时，h/d，接头的疲劳强度，接头的疲劳强度。第第30页页/共共49页
24、页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第31页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度3 3、残余应力的影响、残余应力的影响e焊接顺序不同，焊接残余应力不同，疲劳强度不同。焊接顺序不同，焊接残余应力不同，疲劳强度不同。e应应力力集集中中较较低低：焊焊接接内内应应力力对对疲疲劳劳强强度度的的影影响响与与疲疲劳劳载荷的应力循环特性系数有关；载荷的应力循环特性系数有关；r较低时，影响较大。较低时，影响较大。e应应力力集集中中较较高高：内内应应力力的的影影响响在在应应力力集集中中较较高高的的时时候候更大。更大。第第32页页/共共49页页
25、第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第33页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度4 4、缺陷的影响、缺陷的影响e平面类型缺陷平面类型缺陷比带圆角的缺陷影响大；比带圆角的缺陷影响大；e表面缺陷表面缺陷比内部缺陷影响大；比内部缺陷影响大；e垂直作用力方向垂直作用力方向的平面缺陷的影响比其他方向的大；的平面缺陷的影响比其他方向的大；焊接缺陷的影响与缺陷的种类、尺寸、方向和位焊接缺陷的影响与缺陷的种类、尺寸、方向和位置有关。置有关。第第34页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度e位于残余拉应
26、力场的缺陷位于残余拉应力场的缺陷的影响比残余压应力场的大；的影响比残余压应力场的大；e位位于于应应力力集集中中区区的的缺缺陷陷的的影影响响比比均均匀匀应应力力场场中中同同样样缺缺陷影响大；陷影响大；e缺陷尺寸：未焊透增加，疲劳强度下降。缺陷尺寸：未焊透增加，疲劳强度下降。e同样尺寸的缺陷对不同材料的疲劳强度影响不同。同样尺寸的缺陷对不同材料的疲劳强度影响不同。4 4、缺陷的影响、缺陷的影响第第35页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第36页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度2 2 提高焊接接头疲劳强度的措
27、施提高焊接接头疲劳强度的措施焊接结构疲劳强度设计焊接结构疲劳强度设计按按照照规规定定的的目目标标（如如费费用用指指标标），对对强强度度、寿寿命命和和安安全全性性进进行行优优化化，并并使使组组成成结结构构的的各各构构件件都都具具有有相相同的疲劳强度、疲劳寿命和安全性的一种设计方法。同的疲劳强度、疲劳寿命和安全性的一种设计方法。形形状状设设计计，包包括括整整体体结结构构及及其其构构件件的的形形状状设设计计（整整体体结结构构设设计计），以以及及焊焊接接接接头头的的位位置置与与形形状状设设计计（局局部部结结构构设设计计），是是疲疲劳劳强强度度设设计计所所关关心心的的首首要要问问题题。第第37页页/共共
28、49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳强度设计的一般原则疲劳强度设计的一般原则1.1.承承受受拉拉伸伸、弯弯曲曲和和扭扭转转的的构构件件应应采采用用长长而而圆圆滑滑的过渡结构以减少刚度的突然变化。的过渡结构以减少刚度的突然变化。2.2.优优先先选选用用对对接接焊焊缝缝、单单边边V V形形焊焊缝缝和和K K形形焊焊缝缝，尽可能不用角焊缝。尽可能不用角焊缝。3.3.采采用用角角焊焊缝缝时时最最好好用用双双面面焊焊缝缝，避避免免使使用用单单面面焊缝。焊缝。4.4.采采用用带带有有搭搭接接板板（盖盖板板）的的搭搭接接接接头头和和弯弯搭搭接接接头，尽可能不用偏心搭接。
29、接头，尽可能不用偏心搭接。第第38页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳强度设计的一般原则疲劳强度设计的一般原则5.5.使使焊焊缝缝位位于于低低应应力力区区，使使缺缺口口效效应应分分散散而而避避免免其叠加。其叠加。6.6.在在焊焊趾趾缺缺口口、焊焊缝缝根根部部缺缺口口和和焊焊缝缝端端部部缺缺口口之之前前或或之之后后设设置置一一些些缓缓冲冲缺缺口口以以消消除除或或降降低低上上述述缺口部位的应力。缺口部位的应力。7.7.承受横向弯曲的构件应缩短支撑间距以减小弯矩。承受横向弯曲的构件应缩短支撑间距以减小弯矩。8.8.横向力应作用于剪切中心之上以减小扭矩。
30、横向力应作用于剪切中心之上以减小扭矩。第第39页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度疲劳强度设计的一般原则疲劳强度设计的一般原则9.9.承承受受拉拉伸伸与与弯弯曲曲的的构构件件如如需需加加强强，则则加加强强件件长长度应小，以减小加强件对于构件变形的约束。度应小，以减小加强件对于构件变形的约束。10.10.承承受受扭扭转转的的构构件件，为为避避免免横横截截面面翘翘曲曲受受阻阻可可采采用用切切除除翼翼缘缘端端部部、翼翼缘缘端端部部斜斜接接等等形形式式以以及及采采用横截面不产生翘曲的型材。用横截面不产生翘曲的型材。11.11.使使焊焊缝缝能能包包围围较较大大
31、面面积积或或局局部部增增加加构构件件壁壁厚厚以以减轻外力作用于薄壁构件上时引起的局部弯曲。减轻外力作用于薄壁构件上时引起的局部弯曲。12.12.在薄板范围内合理布置焊缝以减轻弯曲变形。在薄板范围内合理布置焊缝以减轻弯曲变形。第第40页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度13.13.避避免免能能扰扰乱乱力力流流的的开开口口，但但与与力力流流垂垂直直的的加加劲劲肋板角部应切除。肋板角部应切除。14.14.在在特特别别危危险险的的部部位位以以螺螺栓栓接接头头或或铆铆接接接接头头、锻锻造连接件或铸造连接件代替焊接接头。造连接件或铸造连接件代替焊接接头。15.1
32、5.消除能引起腐蚀的根部间隙。消除能引起腐蚀的根部间隙。疲劳强度设计的一般原则疲劳强度设计的一般原则第第41页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度提高疲劳强度的工艺措施提高疲劳强度的工艺措施应应力力集集中中是是降降低低接接头头和和结结构构疲疲劳劳强强度度的的主主要要原原因因，只只有有当当焊焊接接接接头头和和结结构构的的构构造造合合理理、焊焊接接工工艺艺完完善善、焊缝质量完好时，才能保证较高的疲劳强度。、焊缝质量完好时，才能保证较高的疲劳强度。降低应力集中降低应力集中调整残余应力场调整残余应力场改善材料的表面性能改善材料的表面性能第第42页页/共共49页
33、页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度降低应力集中降低应力集中采用合理的结构形式；采用合理的结构形式；采用应力集中系数小的焊接接头形式；采用应力集中系数小的焊接接头形式；采用妥善的工艺措施：采用妥善的工艺措施：角焊缝需采用综合措施；角焊缝需采用综合措施；表面机械加工，消除焊缝及附近的各种刻槽形式；表面机械加工，消除焊缝及附近的各种刻槽形式；电电弧弧TIG或或等等离离子子束束整整形形，使使焊焊缝缝与与基基本本金金属属之之间间平平滑过渡。滑过渡。第第43页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第44页页/共共49页页第五章第五章
34、焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第45页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度调整残余应力场调整残余应力场整体处理：整体处理：循循环环应应力力较较小小或或应应力力循循环环系系数数较较低低、应应力力集集中中较较高高时时，整体退火有利于消除残余拉应力的不利影响。整体退火有利于消除残余拉应力的不利影响。超超载载预预拉拉伸伸法法可可以以降降低低残残余余拉拉伸伸应应力力，甚甚至至产产生生残残余余压应力。压应力。局部加热处理；局部加热处理；预先超载：预先超载：全全部部或或部部分分处处于于压压缩缩应应力力区区时时，应应力力幅幅几几乎乎不不引引起起损损伤，并可能闭合一部分现有裂纹。伤，并可能闭合一部分现有裂纹。第第46页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度改善材料的表面性能改善材料的表面性能表面强化处理表面强化处理小轮挤压和捶打焊缝表面及过渡区小轮挤压和捶打焊缝表面及过渡区喷丸处理焊缝区喷丸处理焊缝区第第47页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度第第48页页/共共49页页第五章第五章 焊接接头和结构的疲劳强度焊接接头和结构的疲劳强度感谢您的观看。感谢您的观看。第第49页页/共共49页页