第五章焊接结构的疲劳强度

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仇郎
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1 第 6 章焊接接头和结构的疲劳强度 6-1 疲劳破坏及特性一疲劳破坏疲劳破坏是焊接金属结构的一种主要失效形式材料在交变或波动载荷作用下, 虽然工作应力的最大值小于材料的屈服极限, 但由于材料局部造成某种程度的永久变形, 从而产生裂纹并最终断裂在循环应力拉伸应力和塑性应变的共同作用下形成的, 一般来说, 循环应力造成疲劳裂纹产生, 拉伸应力造成扩展二疲劳断裂分类 1. 按疲劳破坏的原因分为 : 腐蚀疲劳 ; 热疲劳 ; 机械疲劳 2. 按应力大小和应力循环次数分为 (1) 低周高应力疲劳 : 作用的应力超过弹性范围, 承受远高于屈服极限的循环载荷疲劳循环次数小于 10 4 ~10 5 ; (2) 高周低应力疲劳 : 公称循环应力小于材料的屈服极限, 疲劳破坏的应力循环次数大于 10 4 ~10 5 应力场强度因子 K 处于弹性范围, 塑性变形仅局限在很小的局部区域高周低应力疲劳其应力应变曲线如图 7-1(a) 所示, 一次拉伸的应力 - 应变曲线为 OA, 用相图 6-1 应力应变循环图图 6-2 大变形后卸载 1

2 同的试样进行一次压缩, 应力 - 应变曲线为 OB 低周高应力疲劳其应力应变曲线如图 7-1(b) 所示, 拉伸时应力应变曲线由 O 点到 A 点, 之后进行压缩, 应力应变曲线由 A 点到 B 点, 再进行拉伸, 应力应变曲线由 B 点回到 A 点, 完成一次应力应变循环一次应力应变循环卸载后, 产生了塑性应变 ε 和弹性应变 ε e, 如图 7-2 所示总应变为 :ε =ε +ε e 三疲劳断裂过程及断口特征 1. 疲劳断裂过程疲劳破坏的实质就是疲劳裂纹的成核和长大其过程分为三个阶段, 如图 7-3 所示 (1) 疲劳形核 : 疲劳裂纹首先在应力最高强度最弱的基体上形成夹渣物和基体晶面开裂, 滑移带开裂, 孪晶和晶界开裂该区域不大, 最多为 2~5 晶粒范围当疲劳裂纹的核心一旦在试样表面滑移带或缺陷出晶界上形成后, 立即沿滑移带的主滑移面向金属内部扩展, 此滑移面的走向大致与主应力成 45 0 交角当裂纹遇到晶界时, 其位相稍有偏离, 但就裂纹的宏观平面的总体来说, 仍保持与应力轴呈 45 0 交角滑移带开裂 : 金属在承受交变载荷时, 在材料的不均匀处和应力集中处会承受滑移, 出现如图 7-4 所示挤入和挤出, 形成小缺口和深沟状小裂纹图 7-3 疲劳裂纹扩展示意图 (2) 扩展阶段 ; 沿与正应力垂直的方向扩展, 此时正应力对裂纹的扩展将承受重大的影图 7-4 滑移产生挤入挤出示意图图 7-5 疲劳裂纹扩展模型 2

3 响初始裂纹在交变载荷作用下, 产生图 7-5 所示的塑性变形使裂纹反复张开和闭合当裂纹尖端处在拉伸应力场时, 由于裂纹尖端极大的应力集中, 使该处晶粒发生滑移, 裂纹张开, 尖端向前延伸反复张合的结果在断口上形成典型的疲劳辉纹 (3) 瞬时断裂阶段 : 当疲劳裂纹扩展到材料的强度极限时, 疲劳裂纹达到临界裂纹尺寸而产生瞬时断裂 2. 疲劳断口特征疲劳裂纹扩展区是疲劳失效断口最重要的特征区域常呈海滩波纹状, 有时呈贝纹状它是疲劳裂纹扩展过程中留下的痕迹, 往往是疲劳失效分析最重要的见证图 7-6 所示, 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) 疲劳裂纹扩展区 : 宏观有条带和贝壳状花纹, 每一条辉纹代表 1 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疲劳辉纹垂直于裂纹扩展方向, 每一条辉纹是一次应力循环的结果但每一次应力循环不一定产生图 7-6 疲劳断裂断口示意图辉纹辉纹的清晰度与材料的韧度有关韧度好的材料辉纹较清晰辉纹形成机制有各种假说最著名的是塑性钝化模型, 图 7-5 所示 (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 7-2 疲劳强度及载荷种类一疲劳强度在静强度计算中, 所用材料的强度指标是屈服极限 σ S 和强度极限 σ b, 静载强度计算的出发点是名义应力 ( 或称基本应力 ), 而疲劳强度计算中, 所用材料的强度指标是疲劳极限 σ r, 计算的出发点是是局部应力 ( 或称峰值应力 ) 对试样用不同的载荷进行多次反复加载试验, 可测得不同载荷下使试样破坏所需的加载 3

循环次数 N 将破坏应力与加载循环次数 N 绘成如图 7-7 所示的曲线, 这条曲线随着循环次数 N 的增大而降低, 当 N 很大时曲线趋于水平曲线上对应的某一循环次数 N 的破坏应力即为该循环次数条件下的疲劳强度, 曲线的水平渐近线代表疲劳极限图 7-7 加载次数与疲劳强度关系图以前, 人们采用单点试验法 ( 每个试样对应一个应力水平 ) 测定疲劳强度这种方法准确度不高

4 循环次数 N 将破坏应力与加载循环次数 N 绘成如图 7-7 所示的曲线, 这条曲线随着循环次数 N 的增大而降低, 当 N 很大时曲线趋于水平曲线上对应的某一循环次数 N 的破坏应力即为该循环次数条件下的疲劳强度, 曲线的水平渐近线代表疲劳极限图 7-7 加载次数与疲劳强度关系图以前, 人们采用单点试验法 ( 每个试样对应一个应力水平 ) 测定疲劳强度这种方法准确度不高目前多采用升降法首先指定一个循环基数, 然后试验开始时选用较高的应力水平如前一个试样未达到指定的循环次数时发生破坏, 则随后一次试验就在低一级的应力水平下进行, 反之在高一级的应力水平下进行重复以上过程直至完成全部试验如图 7-8 所示疲劳试验结果往往不是都在一条单一的 S-N 曲线上, 而具有一定的分散带根据大量的概率统计分析这些数据符合正态分布图 7-9 考虑概率分布的 S-N 曲线, 曲线 AB 是存活率 50% 的疲劳曲线, 也是常规疲劳设计中给出的 S-N 曲线曲线 EF 的存活率太低, 不能用于疲劳强度设计目前一些疲劳设计和评定的标准多采用以标称应力表证的疲劳强度 ( 标称应力是在结构图 7-8 升降图图 7-9 P-S-N 曲线 4

5 相关界面上计算出的平均应力, 它不包括焊接接头结构细部处产生的应力集中 ) 它以 12 条 S-N 曲线来分类它指出了 200 万次循环次数下的疲劳强度并将其定为疲劳级别 FAT 如 125 表示在循环次数下以应力范围 ( 最大最小应力之差 ) 表征的疲劳强度为 125MPa 如图 7-10 所示二应力循环特性有关应力参量如下 : m max min 2 a max min 2 式中 σ max - 应力循环内的最大应力 ;σ min - 应力循环内的最小应力 ;σ m - 平均应力 ;σ a - 应力振幅 ;r- 应力循环特性系数 ;σ a =σ min -σ max /2 ( 应力振幅 ) 如图 7-11 所示, 按应力振幅 σ a 和平均应力 σ m 的大小载荷可分为 1. 对称交变载荷 :σ min =-σ max r=-1 疲劳强度用 σ -1 表示图 7-10 焊接接头的疲劳强度图 7-11 载荷种类 2. 脉动载荷 : σ min =0 r=0 疲劳强度用 σ 0 表示 3. 拉伸变载荷 : 0<r>1 疲劳强度用 σ r 表示 4. 拉压变载荷 :σ min 为压应力,σ max 为拉应力, 二者不等 5

6 三疲劳图疲劳图反映了疲劳强度与循环特性之间的关系为了减少即昂贵又费时的试验数量, 人们希望用几种循环特性下进行试验所获得的疲劳极限就能推算出各种循环特性下疲劳极限 1. σ max r 表示的疲劳图 : 如图 7-12 所示在 r 一定的情况下, 根据疲劳图可以查得疲劳极限已知循环特性 r, 不用计算即可由疲劳曲线查得 σ max 值, 即该循环特性下的 σ r 该曲线简单, 但误差较大图 7-12 σ max r 表示的疲劳图图 7-13 σ a σ m 表示的疲劳图 2. σ max σ m 表示的疲劳图 : 如图 7-13 所示图中横坐标表示平均应力 σ m, 纵坐标表示 σ max σ max 的数值曲线 CNˊN 为最大应力 σmax 线, 曲线 COˊ 为最小应力 σ min 线两曲线相交于 C, 其疲劳强度与静载强度 σ b 相当, 即 σ max =σ min =σ m =σ b 线段 ON 表示对称循环时的疲劳强度, 此时 σ m 等于零线段 OˊNˊ 表示脉动循环时的疲劳强度在该疲劳图上可以用作图法求出任何一种循环特性系数 (r) 下的疲劳强度 Oˊ 点的 σ min 为零,Oˊ 点的垂线交最大应力线于 Nˊ 点,Nˊ 点的纵坐标值为脉动循环应力的疲劳极限 σ 0,N 点纵坐标为对称循环的疲劳极限 σ -1 该图说明了在 CNˊN 和 COˊ 所围面积内的任意点不产生疲劳破坏 max 2 max 2 tg 1 r m max 3. σ a σ m 表示的疲劳图 : 如图 7-14 所示, 在曲线内任意点, 表示不产生疲劳破坏图中 A 点表示对称循环应力下产生疲劳破坏的临界点, 该点的纵坐标值表示对称对称循环应力的疲劳极限 σ -1 B 点为静强度破坏点, 其横指标值为强度极限 σ b 由原点 O 作与横坐标成 min 6

7 45 0 角的直线, 并与曲线 ACB 相交于 C 点, 则 OD=DC 因 σ max =σ a +σ m, 所以 OD=DC=σ 0 /2 这里,σ 0 为脉动循环应力的疲劳极限由原点 O 作与横坐标成任意角的直线与曲线相交, 不难看出 a 1 r tg 1 r 则交点处 σ a +σ m =σ r, 即为循环特性系数 r 的疲劳极限 4. σ max -σ min 表示的疲劳图 : 如图 7-15 所示, 由原点 O 发出的每一条射线都代表了一种循环特性,45 0 直线表示 r= σ min /σ max =-1, 它与 AD 线交于 B 点,BB 为 σ -1, 由原点向右侧发出的与横坐标成 45 0 的直线, 表示 r=+1,dd 为静载强度 σ b, 纵坐标代表了脉动载荷 r=0,cc 为 σ 0 m 图 7-14 σ max σ m 表示的疲劳图图 7-15 σ max -σ min 表示的疲劳图 7-3 疲劳评定与疲劳设计要点一疲劳设计方法疲劳设计是在对结构进行强度设计并确定了各构件截面尺寸和连接细节后, 为了避免疲劳破坏而必不可少的程序目前有三种设计方法 : 一是以 σ-n 曲线为基础的方法其次是以 7

8 断裂力学为基础的裂纹扩展速率方法第三种是构件或元件的直接疲劳试验方法 1. 采用 σ-n 曲线的疲劳设计分为两种方法 : 许用应力设计法和极限状态设计法许用应力设计法 : 该方法是把各种构件和接头的实验疲劳强度除以一个安全系数作为许用应力, 使设计载荷引起的应力最大值不超过其许用应力, 从而确定构件截面尺寸的设计方法该方法是建立在大量的试验资料和多年图 7-16 推导疲劳公式的 σ max -σ min 图经验基础上的设计方法, 当疲劳载荷引起的应力偏差很大时, 它往往是不经济的用母材和包括焊接接头在内的典型试件进行疲劳试验, 由 σ-n 曲线获得 σ r, 并利用 σ max -σ min 疲劳图进行设计如图 7-16 所示, 对接头进行对称循环正脉动循环和静拉伸可以得到 σ -1 σ 0 和 σ b, 将测得的结果画在 σ max -σ min 疲劳图上, 得到 A B C 三点, 连接该三点即为疲劳曲线此曲线可以用 A B 和 B C 折线来替代设各许用应力分别为 [σ -1] [σ +1] [σ 0], 即 [σ ] 有 A B C 三点和平行于 AB 的 A B 线由 C 点作横坐标的平行线 DC, 与 AB 的延长线交于 D 点,ABDC 折线可以近似作为各种循环特性 r 的许用应力线最大工作应力落在折线 ABDC 内, 可认为是安全的解 ABD 斜线得到以下方程 : r 1 0 min 0 1 n 式中 n 为安全系数, 考虑到 [σ r]= σ r/n=σ max/n, 以及 [σ 0] 和 [σ -1] 对于同一种材料在一样循环特性下是常数, 所以可以取 : 代入上式可得 : kr 0 r k 8

9 最大应力为拉应力的疲劳公式为 : r 0 1 rk 同理可以推导出最大应力为压应力的疲劳公式为 : r 0 K r 2. 疲劳极限状态设计法 : 该方法是把疲劳载荷和各种接头的疲劳强度视为按一定概率密度函数分布的变量, 根据这两个变量的某个期望值和可能的变异性, 计算出结构设计寿命终止时的存活概率, 据此来决定构件的截面尺寸最近 20 余年的分析研究表明, 影响疲劳强度的主要因素是动载 ( 包括冲击力 ) 所引起的脉动量和结构制造细节, 以及应力循环次数由于结构焊缝及其附近存在或达到接近屈服点的残余应力, 因此在常幅施加应力循环作用的接头中, 焊缝附近所承受的实际循环应力将是由材料的屈服应力向下摆动, 而不管其原始作用的循环特征如何如图 7-17 所示, 标称应力循环为 +S1 到 -S2, 则其应力循环范围为 S1+S2 但接头中的实际应力循环范围将是由 Sy( 达到屈服点的应力振幅 ) 到 Sy-( S1+S2) 以上说图 7-17 标称和实际应力循环范围的关系明疲劳强度只与施加应力范围有关, 而与最大最小循环应力值以及应力循环特性无关这意味着焊接接头的疲劳性能只能用应力范围来表述疲劳极限状态设计法的基本公式为 : r m R r F e 式中 Δσ R 为 IIW 规范给出的在给定应力循环次数下, 以应力范围定义的平均疲劳强度 ; 9

10 Δσ e 为根据疲劳设计应力谱按下式求得的等效等幅应力幅值 r f 为考虑疲劳载荷的安全系数, 它与结构设计中所选用的载荷及载荷谱应力循环次数设计应力谱的常幅化有关 ;r m 考虑疲劳强度的安全系数, 它反映了实物与试样之间由于非连续性尺寸形状和接近程度的变化, 以及局部应力集中细节尺寸冶金效应残余应力裂纹形状和焊接工艺的波动而引起给定结构细节疲劳强度的不确定性与失效后果等试验数据的分散性有关 3. 断裂力学疲劳设计在断裂力学疲劳设计中, 一般应用帕瑞斯表达式 : da dn C 1 K n 1 C 1 和 Δ K 1 均是需分别考虑疲劳载荷安全系数和疲劳强度安全系数 4. 通过试验方法的疲劳设计此方法的要点是所设计的结构或结构的循环次数要低于试验得到的该元件或结构的循环寿命, 即 N N d - 结构可安全工作的设计循环次数 ; N T - 试样的试验循环寿命的均值或第一块试样断裂的循环次数对应值 ; F- 安全系数, 它与采用的试验结构数量有关 d N F T 二疲劳评定 1. 缺陷分类形状缺陷 : 所有类型的不平度和角度错位 ; 体积缺陷 : 气孔, 夹杂物 ; 面型缺陷 : 裂纹, 未熔合, 未焊透, 深度咬边 2. 基于合于使用原则的疲劳评定 (1) 具有不平度缺陷接头疲劳强度 : 受载时, 由于轴向或角度的错边在焊接接头中引起了二次弯曲应力, 会导致应力值上升, 其上升的应力值可由相应的公式导出 10

11 (2) 具有咬肉缺陷接头疲劳强度评定 : 超过 1mm 时, 则应把咬肉视为类裂纹缺陷, 因而应当用断裂力学方法评定钢材焊缝焊趾咬肉验收值质量级别 FAT 对接焊缝允许的咬肉极限值 (v/b) 角接缝以下 (3) 具有夹渣和气孔接头疲劳强度的评定 : (4) 具有类裂纹缺陷的接头疲劳裂纹扩展性能评定 : 一般程序是将无损探伤检测出了的裂纹类裂纹缺陷理想化, 然后按断裂力学公式计算出应力强度因子, 再计算出构件的疲劳扩展性能埋藏裂纹形状用缺陷的外接椭圆构成表面裂纹缺陷是其外接半椭圆计算应力强度因子公式 : 首先需测定裂纹部位的局部标称应力或结构几何应力, 再将应钢材焊缝中气孔和夹渣的验收值质量级别 FAT 夹渣的最大长度 /mm 焊态应力消除气孔限定 ( 面积百分数 ) 不限不限 5 56 以下不限不限 5 11

12 力分解成膜状应力分量 σ m 和壳体弯曲应力分量 σ b, 应力强度因子是在两部分应力共同作用的结果同时在计算应力强度因子值 KI 时, 需要考虑应力集中影响即对决定 KI 值的 σ m 和 σ b 值乘以矫正系数 K I a Q M m KM M b Kb KI- 应力强度因子 ;σ m- 膜应力 ;σ b- 壳体弯曲应力 ;Q- 二类椭圆全积分 ;MKM- 膜应力的应力集中矫正系数 ;MKb- 壳体弯曲应力的应力集中矫正系数 7-4 影响疲劳强度的因素及提高疲劳强度的措施一影响疲劳强度的因素 1. 应力集中的影响 (1) 理论应力集中系数 K t 为局部应力峰值与平均应力之比, 其计算前提是设材料变形是在弹性范围内当局部峰值应力达到材料屈服极限时, 在断裂前局部材料将产生塑性变形, 造成应力重新分布, 故实际峰值应力低于理论峰值应力在这种情况下, 疲劳强度的降低, 应该用有效应力集中系数 K f 来估计, 其值为光滑试样的疲劳强度 σ 与有效应力集中试样的疲劳强度 σ 之比 K f =σ /σ K f =1+q(Kt-1) 当材料对应力集中不敏感时 :q=0,k f =1 当材料对应力集中敏感时 :q=1,k f =Kt (2) 应力集中产生原因 : 焊趾处焊缝根部区焊接错边根部间隙及气孔等缺陷形成的宏观应力集中 ; 结构不连续形成的宏观应力集中 (3) 对接接头焊缝形状变化不大, 因此和角接接头及十字等相比, 应力集中程度要小, 接头疲劳强度最高在对接接头中, 过大的加强高或过大的过渡角 θ 都会使应力集中程度增大, 从而使接头的疲劳强度降低如图 7-18 所示垫板的影响 : 这种接头的疲劳裂纹均从焊缝和垫板的接合 12

13 图 7-18 θ 和 R 对接头疲劳强度的影响处产生, 其疲劳强度一般与不带垫板的最不佳外形的对接接头疲劳强度相当机加工的影响 : 应力集中程度将大大减少, 对接接头的疲劳强度也相应提高, 但表面机械加工成本很高对于丁字或十字接头, 提高其疲劳强度的根本方法是开破口焊透或加工焊缝过渡区使之圆滑过渡 2. 焊接残余应力的影响残余应力与疲劳强度的关系不是很明确 : 疲劳强度在很大程度上依赖于接头表面状况, 而残余应力的影响是第二位的, 它被焊缝几何尺寸和表面不规整等一些重要因素所掩盖 ; 在反复载荷作用下, 残余应力本身将发生改变 ; 疲劳裂纹有可能首先发生于残余拉伸应力区, 由于残余拉伸应力, 疲劳裂纹的扩展速率可能提高, 但当裂纹进入残余压缩应力区时, 扩展速率可能降低因此, 在裂纹全面扩展过程中的残余应力最终影响并不明显如图 7-19 所示, 在 σ a 和 σ m 表示的疲劳图中, 曲线 ACB 代表不同平均应力时的极限应力振幅值 σ a 当构件中的应力振幅值大于极限振幅值时, 将发生疲劳破坏随着 σ m 的增加, 极图 7-19 σ a -σ m 疲劳图断裂分析图 13

14 限应力幅值有所下降 (1) 如图 7-20 所示, 如构件中内应力 σ 0 为正值将与载荷应力叠加使应力循环提高 σ 0, 平均应力增加到 σ m1 =σ m +σ 0, 其极限应力幅值降低到 σ a1, 使疲劳强度降低 (2) 如构件中内应力 σ 0 为负值, 使应力循环降低 σ 0, 平均应力降低到 σ m1 =σ m -σ 0, 其极限应力幅值增加到 σ a2, 使疲劳强度升高 (3) 当应力循环中最大应力 σ max 达到 σ s 时, 即 σ m 与 σ a 之和达到 σ s 时, 内应力将因应力全面达到屈服而消除图 7-19 中,SCR 与水平轴成 45 0 角, 是 σ m +σ a =σ s 的轨迹, 当 σ m 达到图中 C 点的数值时, 内应力对疲劳强度无影响 3. 材料表面状态材料表面有缺陷易造成疲劳强度降低疲劳裂纹开始产生于材料表面, 尤其在拉伸载荷作用下, 表层应力最高用高强度合金钢制造的结构, 应尽可能使其表面光滑 4. 焊接缺陷的影响不但与缺陷的尺寸有关, 而且还决定于许多其它因素, 如表面缺陷比内部缺陷影响大 ; 与作用力方向垂直的面状缺陷比其它缺陷的影响大 ; 位于残余拉应力区的缺陷比残余压应力区的影图 7-20 应力对疲劳强度的影响响大 ; 位于应力集中区的缺陷比在均匀应力场中同样缺陷的影响大焊接缺陷在焊件中会引起应力集中, 在交变载荷作用下, 很容易引发疲劳裂纹缺陷对疲劳强度的影响比对静载强度的影响大得多焊接缺陷一般可分为平面类缺陷和体积类缺陷属于平面类缺陷的如裂纹未焊透和未溶合等, 对疲劳强度的影响较大体积类缺陷对疲劳强度的影响较小, 因为大多数体积类缺陷都是埋藏的 5. 不同强度金属的影响 14

15 强度极限越高, 材料对应力集中就越敏感, 只有表面抛光的试件其材料疲劳强度才能随强度极限的提高而增大 6. 其他影响因素 (1) 试样尺寸的影响 : 尺寸增大, 疲劳极限降低 ; 强度高的合金钢其尺寸效应比强度低的要大 ; 应力越不均匀, 尺寸影响越大 ; 尺寸增大, 有效应力集中系数增大 (2) 负载特点 : 交变弯曲疲劳破坏的寿命最短当应力强度因子 ΔK 处在较低范围时, 加载频率对 da/dn 的影响不大, 当处在较高范围时,da/dN 值随加载频率的降低而升高 (3) 在一般情况下, 温度升高, 裂纹扩展速率随之增高, 并随着 da/dn 的增高, 温度升高的加速作用减弱二提高疲劳强度的措施 1. 降低应力集中 (1) 采用合理的结构形式 ; (2) 尽量采用应力集中系数小的焊接接头对接接头应力集中系数最小, 加强高的高度及过渡角度对应力集中系数影响较大 ; (3) 改善非连续的几何形状, 缓和应力集中 ; (4) 选用丁字或十字接头时应焊透, 保证降低应力集中 2. 调整残余应力场在易产生裂纹的缺口部位预制残余压应力, 消除接头应力集中处的残余拉应力水冷却法 ; 点状加热法 ; 局部加压法如图 7-21 所示 3. 表面强化处理喷丸处理法 ; 捶击焊缝表面 ; 表面加防护层 4. 合理工艺措施 TIG 熔修 : 用钨极氩弧焊在焊接接头的过渡区图 7-21 横向角焊缝的正确挤压位置 15

16 重熔一次, 使焊缝和基本金属之间形成平滑过渡, 减少应力集中, 同时也减少了该部位的非金属夹渣物, 如图 7-22 所示 ; 砂轮打磨 ; 减少焊接裂纹及二维缺陷 ; 采用降低焊接热应力及残余应力的措施, 如装焊顺序合理焊前预热及焊后缓冷图 7-22 TIG 熔修重新起弧技巧 5. 预超载在恒幅载荷的疲劳过程中, 施加一次或多次超载, 对随后疲劳裂纹扩展速率产生明显影响即裂纹扩展产生迟滞效应这可能与超载在裂纹尖端形成塑性区有关, 此塑性区有较大的加工硬化及有利的残余应力利用超载可以提高材料的疲劳寿命卸载后, 在缺口及其附近发生拉伸塑性变形处将产生压缩应力, 而在试样其它截面部位将有与其相平衡的低于屈服点的拉伸应力产生思考题 1. 断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中有何作用? 2. 影响焊接结构疲劳强度的因素有哪些? 如何改善? 3. 简述疲劳寿命估算及疲劳失效分析方法? 16

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普通高等教育 “十一五”国家级规划教材《汽车车身设计》普通高等教育十一五国家级规划教材汽车车身设计第七章车身疲劳强度分析基础第一节疲劳破坏的特征及影响疲劳寿命的因素一疲劳破坏的特征二影响疲劳寿命的因素概述 1. 疲劳强度问题汽车行驶中, 由于路面不平整等因素影响, 车身结构通常会受到交变载荷的作用, 由这种交变载荷引起的强度问题 2. 疲劳破坏在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象材料或结构受到多次重复变化的载荷后, 应力值虽没超过材料的强度极限,

第五章 焊接结构的疲劳强度

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