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影响焊接结构疲劳强度的因素清单

2024
07-09

07:13:22

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来源:无锡海瑞焊割设备制造有限公司

影响焊接结构疲劳强度的因素清单

1、焊接结构的疲劳断裂:
(1)疲劳断裂是指机件在变动载荷下经过较长时间运行发生的失效现象
(2)疲劳断裂呈低应力脆性断裂性质
① 断裂发生在较低的应力下,其很大的循环应力低于抗拉强度,甚至低于屈服强度;
② 断裂部位无宏观塑性变形;
③ 断裂呈突发性,没有预先征兆;
④ 疲劳断裂在交变应力作用下经过数百次,甚至几百万次循环才发生。
(3)疲劳断裂呈损伤积累过程
① 金属材料内部组织首先在局部区域发生变化并受到损伤;
② 损伤逐渐积累,并到一定程度后发生疲劳断裂;
③ 疲劳断裂三个阶段:疲劳裂纹的形成、扩展、断裂。
(4)疲劳断裂是焊接钢结构失效的一种主要形式,在焊接结构断裂事故中,疲劳失效约占百分之90。如:船舶及海洋工程结构、铁路及公路钢桥以及高速客车转向架等。
2、焊接缺陷引起的应力集中:
(1)焊接缺陷——应力集中源,对接头疲劳强度的影响程度取决于缺陷的种类、方向和位置。
(2)缺陷种类:平面状缺陷(如裂纹、未熔合等)体积型缺陷(如气孔、夹渣等)
① 裂纹:如热裂纹、冷裂纹,是严重的应力集中源,大幅度降低结构及接头的疲劳强度。如裂纹面积约为试件横截面积的百分之10时,在交变载荷作用下,接头2×106循环寿命的疲劳强度下降了百分之55~百分之65。
② 未焊透:
未焊透并非都是缺陷,有些结构要求接头局部焊透;
未焊透缺陷:表面缺陷(单面焊缝);内部缺陷(双面焊缝);
未焊透缺陷对疲劳强度的影响不如裂纹严重。
3、焊接缺陷其它因素对接头疲劳强度的影响:
(1)表面缺陷比内部缺陷的影响大;
(2)与作用力方向垂直的平面缺陷比其它方向的影响大;
(3)位于残余拉应力区的缺陷比在残余压应力区的影响大;
(4)位于应力集中区的缺陷(如悍趾裂纹)比在均匀应力场中同样缺陷的影响大。
4、材料强度对接头疲劳强度的影响:
(1)材料的疲劳强度随着材料本身抗拉强度的增加约以百分之50的比率增加;
(2)接接头(对接、角接)的疲劳强度与材料本身的抗拉强度无关;
(3)当接头疲劳寿命较短时,高强钢接头的疲劳强度高于低强钢接头的疲劳强度。
5、按疲劳破坏的原因分为:腐蚀疲劳;热疲劳;机械疲劳按应力大小和应力循环次数分为
(1)低周高应变疲劳:作用的应力超过弹性范围,疲劳循环次数小于104~105
(2)周低应力疲劳:公称循环应力小于材料的屈服,疲劳破坏的应力循环次数大于104~105
6、疲劳破坏及影响因素(疲劳裂纹形成过程):
(1)疲劳形核:疲劳裂纹首先在应力高、强度弱的基体上形成。
(2)扩展阶段;初始裂纹在交变载荷作用下,当裂纹顶部在拉伸应力场时,由于裂纹顶部大的应力集中,使该处晶粒发生滑移,裂纹张开,顶部向前延伸
7、疲劳断口可分成三个区域:
(1)疲劳裂纹源:肉眼可见晶粒的粗滑移。
(2)劳裂纹扩展区:宏观有条带和贝壳状花纹,每一条辉纹代表一次应力(应变)循环及裂纹逐次向前推进的位置。对于高强钢来说,很难辨认明显的疲劳条纹
(3)瞬时断裂区:一般呈粗晶状断口或出现放射棱线,外观与脆性失稳断裂相似。


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