焊接结构的疲劳强度
材料及结构疲劳失效的特征
概念
在变动载荷作用下，材料会逐渐产生微观的和宏观的损失，这种以塑性变形为主的损失会降低材料的继续承载能力并引起裂纹，随着裂纹逐步扩展，最后将导致断裂，这一过程称为疲劳（疲劳即是裂纹的萌生与扩展过程）
第一个特征
疲劳断裂形式与脆性断裂形式有明显差别
第二个特征
疲劳强度难以准确定量强度
第三个特征
疲劳破坏一般从表面和应力集中处开始，而焊接结构的疲劳又往往是从焊接接头处产生
疲劳试验
基础疲劳试验及疲劳曲线
平均载荷为零的对称循环疲劳强度曲线
最小载荷为零的脉动疲劳强度曲线
疲劳极限
当应力幅低于某值时，应力循环无数次也不会发生疲劳破坏，此时的应力幅称为材料的疲劳极限
疲劳断裂的物理过程和断口特征
“五个”阶段
亚结构和显微结构发生变化，从而永久损伤形核
产生微观裂纹
微观裂纹长大和合并，形成“主导”裂纹（裂纹萌生与扩展之间的分界线）
主导宏观裂纹的稳定扩展
结构失去稳定性或完全断裂
“三个”阶段
裂纹萌生
裂纹稳定扩展
快速失稳断裂
特征
微观
裂纹萌生区
扩展区
瞬断区
宏观
断裂开始点向四周射出类似贝壳纹的疲劳裂纹
影响焊接结构疲劳强度的因素
应力集中
影响因素
接头几何形状
受力性质（大小，方向）
焊接缺陷
对接接头
应力集中系数比其他几种类型要小，主要集中在焊趾，其次在焊根
十字(T形）接头
应力集中通常要比对接接头高很多，疲劳性能也相应较低
搭接接头
应力集中程度明显高于对接接头，疲劳性能低
残余应力
是制造内应力的一种形式，在疲劳裂纹扩展中随着裂纹尺寸的逐渐增长，承载截面减小，原有的内应力场会随着自适应协调和重分布，使受力分析工作更为复杂
焊接缺陷
构件表面或近表面焊接残余拉应力峰值区域的大尺寸面缺陷（裂纹，未熔合，未焊透，片状夹杂物）（最严重）
严重的咬边
大尺寸或密集型气孔若位于表面或近表面
焊接结构疲劳设计及提高疲劳强度措施
工艺措施
降低结构应力集中及减少接头缺陷
从设计制造方面控制结构或接头的应力集中
从焊后加工处理方面进一步降低应力集中
从控制缺陷方面降低应力集中
调整残余应力场
结构或接头热处理消除残余应力
局部加热处理获得有利的残余应力场重分布状态
对应力集中处实施局部超载（过载）拉伸获得压应力
对构件表面实施强化处理