疲劳强度(影响焊接结构疲劳强度的因素)
1.焊接结构的疲劳断裂
疲劳断裂是指机件在变动载荷下长时间运转后的失效现象,疲劳断裂的特点是低应力脆性断裂。
断裂发生在低应力下,最大循环应力低于抗拉强度,断裂部位没有宏观塑性变形,疲劳断裂只在交变应力作用下经过几百甚至几百万次才会发生。
疲劳断裂呈损伤累积的过程
金属内部组织先在局部发生变化,受到损伤,损伤达到一定程度会出现疲劳断裂,分为疲劳裂纹的形成、扩展和断裂三个阶段。
焊接钢结构失效的主要形式是疲劳断裂,约占焊接结构断裂事故的90%。
2.焊接缺陷引起的应力集中
接头疲劳强度的影响程度取决于缺陷的种类、位置及方向。
缺陷类型:平面状缺陷、体积型缺陷。
(1)裂纹:裂纹是比较严重的应力集中源,降低了结构和接头的疲劳强度。
(2)未焊透:未焊透并不都是缺陷,有的结构要求接头局部穿透,未焊透缺陷包括表面缺陷,内部缺陷,对疲劳强度的影响没有裂纹严重。
3.焊接缺陷对接头疲劳强度的影响
表面缺陷比内部缺陷影响大,残余拉应力区的缺陷比在残余压应力区的影响大,与作用力方向垂直的平面缺陷比其它方向的影响大,位于应力集中区的缺陷比均匀应力场中的相同缺陷影响更大。
4.材料强度对接头疲劳强度的影响
随着材料本身抗拉强度的增加,疲劳强度增加约50%,接头的疲劳强度与材料本身的抗拉强度无关,接头疲劳寿命短时,高强度钢接头的疲劳强度高于低强度钢接头。
5.疲劳损坏及影响因素
疲劳裂纹先在应力最高、强度最弱的基体上形成,初始裂纹在交变载荷作用下,裂纹尖端处于拉应力场中时,因为应力集中大,裂纹张开,尖端向前延伸,当裂纹扩展到材料强度极限时,达到临界裂纹尺寸,导致断裂。
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