UWE动载焊接结构的强度及其设计工程师-2整理版.ppt
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1、三、影响焊接接头疲劳强度的因素影响基本金属疲劳强度的因素(如应力集中、截面尺寸、表面状态、加载情况、介质等因素),同样对焊接结构的疲劳强度有影响。除此之外焊接结构本身的一些特点,例如焊接结构的应力集中,接头部位近缝区性能的改变,焊接残余应力等也可能对焊接结构疲劳强度发生影响,下面探讨这些因素的影响。家堡硬靠畴速缘贺耶奶谊乳枚拙氯婉雕淋狐按嘿莆驭谱韶跟朝乱怨胚阀亦IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)(一)应力集中的影响焊接结构中,不同的焊接接头形式和形状,由于在接头部位具有不同的应力集中,对接头的疲劳强度发生程度不同的不利影响。1、对接接头
2、由于形状变化不大,因此其应力集中比其他形式接头要小,只是焊缝加强高和过渡角处会使接头疲劳强度下降。2、丁字和十字接头,由于在焊缝向基本金属过渡处有明显的截面变化,其应力集中系数比对接接头的高,因此其疲劳强度远低于对接接头,未开坡口的角焊缝的十字接头,当焊缝传递工作应力时,其疲劳断裂发生母材与焊缝趾端交界处和焊缝上的薄弱环节上。鳖力宪锦稻泛脯沂是腆鸽牺旷烃晾俺汪联妊晓壕虚殖检廓瓣君鹿彼属绽码IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)图13为两种钢材十字接头疲劳强度图,实线代表疲劳强度是按断裂在母材计算的,虚线是按断裂在焊缝计算的。由图可看出合金钢
3、对应力集中比较敏感,在这种情况下,采用低合金钢对疲劳强度并没有优越性,此外增加焊缝尺寸对提高疲劳强度仅仅在一定范围内才有效。肌爬髓询蠕若帧背泅强蕉宴辣悲氧铲眩满墅摧厚遁恐互劳虎彤篓蛾孕锑间IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)图14为开坡口焊缝的低碳钢十字接头疲劳强度图,其疲劳强度有较大提高。蔬柄农袍嚣餐渤攫印湍去枫婆象臂召剖奏趴目锗轨除包困茹狰促吕刊晦潜IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)图15为焊缝不承受工作应力的低碳钢丁字和十字接头的疲劳强度。丁字接头和经过机械加工的接头具有较高
4、的疲劳强度。八折皋贾萌柳衅茸绢慢暗僳脚钩章奔肠陷财舞亭感貌熄添贤焚蛾谓豁垃僧IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)3、搭接接头的疲劳强度是很低的慨谚三狞测过氨淡前矛普聪寓溢代聚卡戳兢洛豁老颈腺动父裳骑崩邑磋要IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)仅有侧面焊缝的搭接接头(a),其疲劳强度最低,只达到基本金属的34%。正面焊缝的搭接接头的焊脚从1:1、1:2、1:3.8其疲劳强度从40%(b),49%(c),51%(d表面加工)和100%(e表面加工)。采用所谓加强盖板的对接接头是极不合理的
5、。由图16(f)试验结果表明,原来疲劳强度较高的对接接头被大大削弱了,只有其一半。节区碴险绥需第靛购曲酮罪暮饥敷扔站电丘排巨启隧耸脯攫扶靖赦陵描快IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)(二)近缝区金属性能变化的影响试验研究表明,在常用的线能量下,低碳钢焊缝、热影响区和基本金属的疲劳强度相当接近,其近缝区金属机械性能变化对对接接头的疲劳强度影响较小。低合金钢的情况比较复杂的,在热循环作用下,热影响区的机械性能变化比低碳钢大,但在有应力集中或无应力集中时都对疲劳强度影响不大,试验还表明,材料的性能对疲劳裂纹扩展速率有一定的影响,但不太大。在实际
6、焊接结构中,如果热影响区的尺寸不大,就不会降低焊接接头的疲劳强度。祷蓄履蹬筒迁农丰球笑拈荆瞩呆犁在昏吻绑钻作逮交淘逆岗志宦贞艺焊铸IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)(三)残余应力的影响内应力对疲劳强度的影响,从理论上可以看出,当有内应力时,当应力盾环中最大应力max到达s时,内应力将因应力全面达到屈服而消除,所以当m达到一定数值时(即m+a=s),内应力对疲劳强度将没有影响,当m小于此值时,则m越小,内应力的影响愈显著。从焊接接头的疲劳强度结果表明焊接应力对疲劳强度的影响与应力盾环特征系数有关,越小(负数),使疲劳强度降低,影响疲劳强度
7、越严重,此外应力集中越严重处其内应力的影响也更为突出。蝴嘘疥蒜狱吃事诉分踞啪墅缕碌叭棋碍兔螟告残厅规俗炒踞踊聋拣鉴继送IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)(四)缺陷的影响焊接缺陷对疲劳强度的影响大小与缺陷的种类、尺寸、方向和位置有关。1、缺陷形状:片状缺陷(如裂缝、未熔合、未焊透)比带圆角的缺陷(如气孔等)影响大。2、缺陷位置:表面缺陷比内部缺陷影响大。3、缺陷受力方向与作用力方向垂直的片状缺陷的影响比其它方向的大。缆庞煽犯据趣轻玩挑奠濒彦碎曹苫霖蟹企矾珠艾椒逝聚粗谷锦裂捻疡涸颧IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接
8、结构的强度及其设计(工程师-2)4、位于残余拉应力区内的缺陷的影响比在残余压应力区的大。5、位于应力集中区的缺陷(如焊趾部裂纹)的影响比在均匀应力场中同样缺陷影响大。6、材料影响,缺陷对缺口敏感性强的疲劳强度的影响比一般缺口敏感材料疲劳强度影响要大,所以高强钢强度高而实际其疲劳强度并没有提高很多。福孤瘩旁章哮期步朗纽并忽笑九吉奶霉避盯母贬谬葱瞩驮马爸俺慰纽茂癸IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)四、提高焊接结构疲劳强度措施(一)降低构件中的应力集中系数结构中的应力集中是降低焊接结构疲劳强度的最主要的因素,在结构设计中减少应力集中甚至比确定
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