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焊接结构疲劳

/fatigue of welded structure/
条目作者方洪渊王萍
条目作者方洪渊

方洪渊

王萍

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最后更新 2022-01-20
浏览 166
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焊接结构在循环载荷作用下发生的损伤和破坏现象。

英文名称
fatigue of welded structure
所属学科
冶金工程

是金属结构失效的一种主要形式。焊接结构疲劳起源于焊接接头的应力集中区,因而也主要表现为焊接接头局部位置的疲劳。

焊接接头的轮廓参数沿着焊缝方向是随机变化的,因此产生的应力集中也是随机变化的,导致裂纹的萌生也具有随机性。在焊接接头中,可能同时或者先后萌生多个疲劳裂纹,小裂纹扩展并最终合并成长裂纹,导致结构发生疲劳断裂。同时,焊接接头中可能存在裂纹、咬边、未熔合、未焊透等焊接缺陷,这些固有的裂纹源,缩短了裂纹的萌生周期,加快了断裂过程。

影响焊接接头疲劳行为的主要因素包括:①焊接接头组织不均匀性。焊接过程的局部瞬时热作用和添加材料经过熔化和凝固过程形成焊缝、热影响区及熔合区,各区微观组织差别很大,因而其疲劳的抗力差别很大。②几何变化产生的应力集中。包括:由于焊接接头几何形状的变化引起的应力集中,如角接头的焊趾处的几何突变或者焊接变形(错边、角变形);由焊接成形的缺陷(如未熔合、咬边、气孔及夹渣等)所引起的局部应力集中;由于材料特性差异所引起的应力分布不均匀所导致的应力集中。应力集中会促进疲劳裂纹的萌生,并显著降低焊接结构的疲劳寿命。③焊接残余应力。焊接残余应力对裂纹的萌生与扩展过程影响不同,残余压应力场能够延缓裂纹萌生,降低裂纹扩展速率,而拉应力的作用则因材料的应变硬化或应变软化性能的不同而表现出不同的影响。

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