第3章焊接结构的疲劳强度课件

(1)7/12/2024176532894第3章 焊接接头和结构的疲劳强度3.1 材料及结构疲劳失效的特征材料及结构疲劳失效的特征3.2 疲劳试验及疲劳图疲劳试验及疲劳图3.3 疲劳断裂的物理过程和断口特征疲劳断裂的物理过程和断口特征3.4 焊接接头的疲劳强度计算标准焊接接头的疲劳强度计算标准3.5 影响焊接接头疲劳强度的因素影响焊接接头疲劳强度的因素3.6 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3.7 断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的应用断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的应用(2)7/12/2024176532894 3.1 3.1 材料及结构疲劳失效的特征材料及结构疲劳失效的特征 3.2 3.2 疲劳试验及疲劳图疲劳试验及疲劳图(3)7/12/2024176532894(4)7/12/2024176532894(5)7/12/2024176532894(6)7/12/2024176532894(7)7/12/2024176532894(8)7/12/2024176532894(9)7/12/2024176532894(10)7/12/2024176532894五、各类参数对疲劳强度的影响五、各类参数对疲劳强度的影响1 1、材料的影响、材料的影响2 2、表面状况的影响、表面状况的影响 表面粗糙度及环境的腐表面粗糙度及环境的腐蚀作用对疲劳强度均有很大的影响蚀作用对疲劳强度均有很大的影响 表面硬化及表面层中的残余压应力均可使表面硬化及表面层中的残余压应力均可使疲劳强度大大提高。疲劳强度大大提高。3 3、循环次数的影响、循环次数的影响4 4、应力性质的影响、应力性质的影响5 5、缺口效应的影响、缺口效应的影响(11)7/12/20241765328943.5 影响焊接接头疲劳强度的因素影响焊接接头疲劳强度的因素(12)7/12/2024176532894(13)7/12/2024176532894(14)7/12/2024176532894(15)7/12/2024176532894(16)7/12/2024176532894(17)7/12/2024176532894(18)7/12/2024176532894(19)7/12/2024176532894(20)7/12/2024176532894(21)7/12/2024176532894(22)7/12/2024176532894(23)7/12/2024176532894(24)7/12/20241765328943.6 3.6 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一、焊接结构疲劳强度设计概述一、焊接结构疲劳强度设计概述 疲劳强度设计的方法通常有两种，分别是疲劳强度设计的方法通常有两种，分别是容许应力设计法和极限状态设计法容许应力设计法和极限状态设计法(25)7/12/2024176532894(26)7/12/2024176532894二、疲劳强度设计的一般原则二、疲劳强度设计的一般原则1 1、承受拉伸、弯曲和扭转的构件应采用长而圆滑的过渡结、承受拉伸、弯曲和扭转的构件应采用长而圆滑的过渡结构以减小刚度的突然变化。构以减小刚度的突然变化。2 2、优先选用对接焊缝、单边、优先选用对接焊缝、单边V V形焊缝和形焊缝和K K形焊缝，尽量不用形焊缝，尽量不用角焊缝。角焊缝。3 3、最好采用双面角焊缝，避免使用单面角焊缝。、最好采用双面角焊缝，避免使用单面角焊缝。4 4、采用有搭接板的搭接接头和弯搭接接头，尽量不用偏心、采用有搭接板的搭接接头和弯搭接接头，尽量不用偏心搭接。搭接。5 5、使焊缝位于低应力区，使缺口效应分散而避免其叠加。、使焊缝位于低应力区，使缺口效应分散而避免其叠加。6 6、在焊趾缺口、焊缝根部缺口和焊缝端部缺口之前或之后、在焊趾缺口、焊缝根部缺口和焊缝端部缺口之前或之后设置一些缓冲缺口以消除或降低上述缺口部位的应力。设置一些缓冲缺口以消除或降低上述缺口部位的应力。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。、横向力应作用于剪切中心之上以减小扭矩。(27)7/12/20241765328949 9、承受拉伸与弯曲的构件如需加强，则加强件长度应小，、承受拉伸与弯曲的构件如需加强，则加强件长度应小，以减小加强件对于构件变形的拘束。以减小加强件对于构件变形的拘束。1010、承受扭转的构件，为避免横截面翘曲受阻可采用切除翼、承受扭转的构件，为避免横截面翘曲受阻可采用切除翼缘端部、翼缘端部斜接等形式以及采用横截面不产生翘曲缘端部、翼缘端部斜接等形式以及采用横截面不产生翘曲的型材。的型材。1111、使焊缝能包围较大面积或局部增加构件壁厚以减轻外力、使焊缝能包围较大面积或局部增加构件壁厚以减轻外力作用于薄壁构件上时引起的局部弯曲。作用于薄壁构件上时引起的局部弯曲。1212、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。1313、避免能扰乱力流的开口，但与力流垂直的加强肋板角部、避免能扰乱力流的开口，但与力流垂直的加强肋板角部应切除。应切除。1414、在特别危险的部位以螺栓接头或铆接接头、锻造连接件、在特别危险的部位以螺栓接头或铆接接头、锻造连接件或铸造连接件代替焊接接头。或铸造连接件代替焊接接头。1515、消除能引起腐蚀的根部间隙。、消除能引起腐蚀的根部间隙。(28)7/12/2024176532894三、提高疲劳强度的措施三、提高疲劳强度的措施一）降低应力集中一）降低应力集中(29)7/12/2024176532894(30)7/12/2024176532894二）调整残余应力场二）调整残余应力场(31)7/12/2024176532894(32)7/12/2024176532894三）改善材料表面性能三）改善材料表面性能四）保护措施四）保护措施