改善焊接结构疲劳强度的工艺方法(精选)
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
技术中心李加良
0引言
在纪念中国机械工程学会焊接学会成立四十周年和中国焊接协会成立十五周年时，学会和协会秘书处编写了一本纪念文集反映我国焊接技术各个研究方向的发展轨迹及焊接技术在各个行业的应用现状，笔者感到天津大学材料学与工程学院霍立兴等人的论文：“提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术”一文对我厂这种主要从事焊接结构件的生产企业有一定指导意义，因此缩编了此文以飨我厂读者。
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现主要承受动载荷的焊接结构，在远没有达到其设计寿命时就出现断裂破坏现象，其中90%为疲劳失效。近年来，各国科技工作者在这方面的研究已经取得了较大的成绩，但是焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生，且随着焊接结构的广泛应用有所增加。例如，九十年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了较大的经济损失。
1焊接结构疲劳失效的原因
焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；
②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和造过程中认为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向的发展趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。2影响焊接结构疲劳强度的主要因素
改善焊接结构疲劳强度的工艺方法
R=0
表3 不同预加载对提高疲劳强度的影响
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S0 — 焊态下疲劳强度 S1 — 预过载应力 S2 — 预过载后疲劳强度
●高强钢强化效 果比低碳钢显著
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图14 挤压对不同材质提高疲劳强度的作用
4.3 局部加热法
与挤压法相似，通过对接头缺口附近部位进行局部加热来调节焊接残余应力场，使应 力集中处产生压缩残余应力，从而提高接头疲劳强度。
● 单面角接板：点状加热位置距离焊缝约为板 宽的1/3处，疲劳强度可提高145~150%； ● 双面角接板：点状加热位置为板件中心，疲 劳强度可提高70~187%。
图12 预过载对非承载角焊缝疲劳强度的影响
4.2 挤压法
对接头进行局部挤压可以调节焊接残余应力场，使应力集中处产生压缩残余应力，从 而提高接头疲劳强度。
● 挤压位置：位于需要产生残余压 缩应力的位置。
图13 横向角焊缝的正确挤压位置
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△— 高强钢 ▲— 低碳钢（挤压直径44mm） ●—低碳钢（挤压直径19mm）
向，否则会引起与力线方向垂直 的划痕而成为应力集中源。
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提高焊接接头疲劳强度途径的探讨
如在脉动载荷下 ｒ ０ ， ＝ ）疲劳强度较高 ， 在较高的拉应力作用下 ， 残余应力较快地得到释放 ， 因此残余应力对
收 稿 日期 ：０ ６— ６—１ ２０ ０ ６
作者简 介： 尚盈宇 （９ ９一） 男， １６ ， 河南商 丘人 ， 商丘 市技工 学校一级 实习指 导教 师， 主要从 事焊接 教学及生产研究
维普资讯 http://www.cqvip.com
２０ ０ ６年第 ５期 商丘职业技术学院学报 第 ５卷 （ 总第 ２ ６期 ） Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｈ Ｎ Ｑ Ｕ Ｖ Ｃ ＴＯ Ａ Ｎ Ｅ Ｈ ＩＡ Ｏ Ｌ Ｇ Ｏ Ｒ Ａ ＦＳ Ａ Ｇ Ｉ Ｏ Ａ Ｉ Ｎ ＬＡ Ｄ Ｔ Ｃ Ｎ Ｃ ＬＣ Ｌ Ｅ Ｅ 文章编号 ：６ １ ８ ２ （０ ６）５— ０ １— ３ １７ — １７ ２ ０ ０ ０ ７ ０
一
．
１ 影 响焊接结构疲 劳强度 的主要 因素
１１ 焊接 接 头的 细节 类型 及承 受应 力幅值 大 小的影 响 ．
平行于受力方 向的连续纵 向焊缝接头的疲劳裂纹一般起始 于焊缝 缺陷处 、 未熔透纵向角焊缝焊根或焊 缝波纹等处． 实验表明： 焊接缺陷的大小是影响该类接头疲劳强度的主要 因素 ； 不连续 纵向角焊缝接 头的焊 缝端部有较大的应力集 中， 疲劳裂纹一般从这里产生 ， 其疲劳强度远低 于连续纵 向角焊缝 ； 垂直 于受力方 向 的横 向对接焊缝接头的疲劳裂纹一般起源于焊趾 ， 影响该接头疲劳性 能的最 主要 因素是焊缝 的外形 、 焊趾 咬边缺陷和错边 、 角变形引起的受力偏心 ； 向角接焊接头因其截面几何形状的突然变化而 引起应力集 中， 横 以及焊趾存在着 不可避免的咬边缺陷 ， 其疲劳强度较低－ ． －
焊接结构疲劳强度相关知识
焊接结构疲劳强度相关知识
1.焊接结构疲劳失效的原因
焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①客观上讲，焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向发展的趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2 影响焊接结构疲劳强度的主要因素
2.1 静载强度对焊接结构疲劳强度的影响
在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承担较大的负载重量，因为相同重量的结构可以具有极大的承载能力；或是同样的承载能力可以减轻自身的重量。所以高强钢应运而生，也具有较高的疲劳强度，基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高。
但是对于焊接结构来说，情况就不一样了，因为焊接接头的疲劳
强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系，也就是说只要焊接接头的细节一样，高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的，具有同样的S-N曲线，这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式。Maddox研究了屈服点在386—636MPa之间的碳锰钢和用6种焊条施焊的焊缝金属和热影响区的疲劳裂纹扩展情况，结果表明：材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响，但影响并不大。在设计承受交变载荷的焊接结构时，试图通过选用较高强度的钢种来满足工程需要是没有意义的。只有在应力比大于+0.5的情况下，静强度条件起主要作用时，焊接接头母材才应采用高强钢。
焊接结构疲劳强度
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二、疲劳强度设计的一般原则
1、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。
2、优先选用对接焊缝、单边V形焊缝和K形焊缝，尽量不用 角焊缝。
3、最好采用双面角焊缝，避免使用单面角焊缝。
4、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。
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14、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。
15、消除能引起腐蚀的根部间隙。
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三、提高疲劳强度的措施
一）降低应力集中
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焊点疲劳强度研讨
焊点疲劳强度研讨
一．疲劳强度
电子元器件的焊点必须能经受长时间的微小振动和电路发散的热量。随着电子产品元器件安装密度的增加，电路的发热量增加，经常会发生焊接处的电气特性劣化，机械强度下降或出现断裂等现象。材料在变动载荷和应变长期作用下，因累积损伤而引起的断裂现象，称为疲劳。疲劳是一种低应力破坏。
二．提高疲劳强度性能的方法
2．1提高焊点的可靠性
提高焊点可靠性的最好方法有三个：提高焊点合金的耐用性；减少元件与PCB之间热膨胀系数（CTE）的失配；尽可能按照实际的柔软性来生产元件，向焊点提供更大的应变；
2．1．1提高焊点合金的耐用性
2．1．1．1选择合适的焊膏
2．1．1 润湿性能
对于焊料来说，能否与基板形成较好的浸润，是能否顺利地完成焊接的关键。如果一种
合金不能浸润基板材料，则会因浸润不良而在界面上产生空隙，易使应力集中而在焊接
处发生开裂。
焊料的润湿性主要的指标浸润角和铺展率。从现象上看，任何物体都有减少其自身表面
能的倾向。因此液体尽量收缩成圆球状，固体则把其接触的液体铺展开来覆盖其表面。
如果液体滴在固体表面，则会形成图一所示的情况。
图二和图三分别表示浸润不良和良好的现象。
θ为浸润角，显然浸润角越小，液态焊料越容易铺展，表示焊料对基板的润湿性能越好。
a. 当θ<900，称为润湿，B角越小，润湿性越好，液体越容易在固体表面展开；
b. 当θ>90时称为不润湿，B角越大，润湿性越不好，液体越不容易在固体表面上铺展开，
越容易收缩成接近圆球的形状;
c. 当θ=00或180“时，则分别称为完全润湿和完全不润湿。
改善焊接结构疲劳强度的工艺方法
2) 机械加工 若对焊缝表面进行机械加工，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，当焊缝 不存在缺陷时，接头的疲劳强度可高于基本金属的疲劳强度。但是这种表面机械加工的成本很高， 因此只有真正有益和确实能加工到的地方，才适宜于采用这种加工。而带有严重缺陷和不用底焊的 焊缝，其缺陷处或焊缝根部应力集中要比焊缝表面的应力集中严重的多，所以在这种情况下焊缝表 面的机械加工是毫无意义的。如果存有未焊透缺陷，因为疲劳裂纹将不在余高和焊趾处起始裂，而 是转移到焊缝根部未焊透处。在有未焊透缺陷存在的情况下，机加工反而往往会降低接头疲劳强度。
1) 锤击法 锤击法是冷加工方法，其作用是在接头焊趾处表面造成压缩应力。因此，本方法的有效性与在焊 趾表面产生的塑性变形有关；同时锤击还可以减少存在的缺口尖锐度，因而减少了应力集中，这 也是大幅度提高接头疲劳强度的原因。国际焊接学会推荐的气锤压力应为5~6Pa。锤头顶部应为 8~12mm直径的实体材料，推荐采用4次冲击以保证锤击深度达0.6mm。国际焊接学会最近的工作 表明，对于非承载T形接头，锤击后其2×106循环下接头疲劳强度提高54%。
02 调整残余应力场产生 压缩应力的方法
1) 预过载法 假如在含有应力集中的试样上施加拉伸载荷，直到在缺口处发生屈服，并伴有一定的拉伸塑性变形，卸载 后，载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。受此处理的试样，在其随后的疲劳试验中，其应力范围将与原始未施加预过载的 试样不同，即显著变小，因此它可以提高焊接接头的疲劳强度。研究结果表明，大型焊接结构(如桥梁、压 力容器等)投入运行前需进行一定的预过载试验，这对提高疲劳性能是有利的。
焊接结构疲劳强度
焊接结构疲劳强度
焊接是一种常见的金属连接方法，但焊接接头在使用过程中容易受到
疲劳破坏。焊接结构的疲劳强度是指焊接接头在受到交变载荷作用下能够
承受的最大循环载荷次数。疲劳强度的评估对于焊接结构的设计和使用至
关重要。本文将介绍焊接结构的疲劳破坏机制、影响疲劳强度的因素以及
提高焊接接头疲劳强度的方法。
焊接结构的疲劳破坏机制主要包括以下几种：
1.脆性断裂：焊接接头容易出现脆性断裂，主要是由于焊接过程中，
焊缝和周边热影响区的组织发生变化，使其变得脆性，降低了焊接接头的
疲劳强度。
2.裂纹扩展：焊接接头中存在的焊接缺陷（如气孔、夹杂等）是裂纹
扩展的起始点。在交替加载下，焊接接头中的裂纹会逐渐扩展，最终导致
疲劳破坏。
影响焊接结构疲劳强度的因素主要包括以下几个方面：
1.焊接材料选择：焊接材料的强度和塑性对焊接接头的疲劳强度有着
重要影响。通常情况下，焊接接头的强度应大于被焊接材料的强度，以保
证焊接接头的疲劳寿命。
2.焊接工艺参数：焊接过程中的工艺参数（如焊接电流、焊接速度等）会对焊接接头的组织结构和性能产生影响，进而影响焊接接头的疲劳强度。
3.焊接接头形状和几何尺寸：焊接接头的形状和几何尺寸也会影响其
疲劳强度。一般来说，焊接接头的强度随着接头厚度的增加而增加，但是
当厚度过大时，会导致应力集中，从而降低疲劳强度。
提高焊接接头疲劳强度的方法主要包括以下几个方面：
1.选择合适的焊接方法：不同的焊接方法对焊接接头的疲劳强度有着重要影响。例如，自动化焊接方法相对于手工焊接方法具有更高的焊接质量和疲劳强度。
2.进行焊接前的准备工作：在焊接前，需要对焊接接头进行彻底的清洁和表面处理，以减少焊接缺陷的产生。
改善焊接结构疲劳强度的工艺方法
改善焊接结构疲劳强度的工艺方法
焊接结构是许多工程领域中常见的构造方式，但在实际使用过程中，焊接结构的疲劳强度往往是一个重要的问题。下面将介绍一些改善焊接结构疲劳强度的工艺方法。
1. 合理的焊接接头设计：在焊接结构设计阶段，需要考虑到应力集中的问题。合理的焊接接头设计可以减少应力集中的情况，并提高焊接结构的疲劳强度。可以采用较大圆角和梯形焊缝等来减少应力集中。
2. 选择合适的焊接材料：为了提高焊接结构的疲劳强度，需要选择具有较高疲劳寿命的焊接材料。一般来说，高强度低合金钢等材料具有较好的疲劳强度。此外，还可以考虑采用具有良好韧性和抗应力腐蚀性能的不锈钢等材料来提高焊接结构的疲劳强度。
3. 控制焊接过程中的热输入：焊接过程中的热输入对于焊接接头的疲劳强度有着重要的影响。过高的热输入会导致焊接接头的硬化和应力集中，从而降低焊接结构的疲劳强度。因此，需要合理控制焊接过程中的焊接电流、焊接速度和预热温度等参数，以降低热输入，提高焊接结构的疲劳强度。
4. 适当的焊接后处理：焊接后处理可以进一步改善焊接结构的疲劳强度。常用的焊接后处理方法包括时效处理、表面处理和应力消除等。时效处理可以使焊接材料的晶体结构重新排列，提高焊接结构的组织稳定性和疲劳寿命。表面处理可以消除焊接接头的表面缺陷，减少裂纹的产生。应力消除可以通过热处
理或冷却处理来消除焊接接头中的残余应力，减少应力集中，提高疲劳强度。
总之，通过合理的焊接接头设计、选择合适的焊接材料、控制焊接过程中的热输入和适当的焊接后处理，可以有效改善焊接结构的疲劳强度。这些工艺方法的应用将提高焊接结构的使用寿命和安全性。同时，需要根据具体的焊接结构和工艺要求，结合实际情况进行技术和经济的综合考虑，以实现最佳的改善效果。当涉及到改善焊接结构的疲劳强度时，以下是一些额外的工艺方法和措施，可以进一步提高焊接接头的质量和耐久性。
焊接结构疲劳强度和疲劳寿命研究现状及展望
变 ，ｓ代表局部总应力 ，Ｅ代表弹性模 量，Ｋ ’代 表
循 环 强 化 系 数 ，ｎ ’代 表 循 环 应 变 的硬 化 指 数 。
２ ． 名 义 应力 法 名义 应 力 法 是 用 名 义 应 力 作 为 控 制 参 数 ， 利 用
焊接结构疲 劳强度和疲 劳寿命研究现状及 展望
● 龚 俊
命 ，充 分考虑损 伤发展 的非线性关系，其物理意义 非常 明确 ，理论 方面趋 于完善。预测疲劳寿命的方 法主要有 红外线检测法 、超声波探伤法和 巴克豪森
【 摘
要 】焊 接 在 承 压 类 特 种 设 备 制 造 中 占有 重 要地 位 ， 它
１ ． 应 力 应变 法
具有成型方便 、适应 性强、生产成本低等特 点。本 文主要 论述 了焊接结构 的疲 劳强度与疲劳寿命 、焊接 结构 疲劳强
目前，预测疲劳寿命的方法有 四种 ，即：应力 应变法 、名义应力法、损伤力学法 、断裂力 学。因
度与疲劳寿命的研究现状及发展趋 势。
为构件 在一定形状变化范围 内存有应力集 中情况 ，
使 该 方 法 的应 用 受 到 限 制 ， 局 部 应 力 应 变 法 常 用 来
测量 中低周疲劳裂 纹寿 命。名义应力法主要考虑焊 缝尺寸偏差 、焊接接 头局部应力及残余应力等因素
关于焊接结构疲劳强度,你知道多少？
一、焊接结构疲劳失效的原因
1、焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：
（1）客观上讲，焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；
（2）早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；
（3）工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；
（4）焊接结构日益广泛，而在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；
（5）焊接结构有往高速重载方向发展的趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
二、影响焊接结构疲劳强度的因素
1、静载强度对焊接结构疲劳强度的影响
在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承担较大的负载重量，因为相同重量的结构可以具有极大的承载能力；或是同样的承载能力可以减轻自身的重量。所以高强钢应运而生，也具有较高的疲劳强度，基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高。
但是对于焊接结构来说，情况就不一样了，因为焊接接头的疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系，也就是说只要焊接接头的细节一样，高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的，具有同样的S-N曲线，这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式。Maddox研究了屈服点在386~636MPa的碳锰钢和用6种焊条施焊的焊缝金属和热影响区的疲劳裂纹扩展情况，结果表明：材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响，但影响并不大。在设计承受交变载荷的焊接结构时，试图通过选用较高强度的钢种来满足工程需要是没有意义的。只有在应力比大于+0.5的情况下，静强度条件起主要作用时，焊接接头母材才应采用高强钢。
焊接接头的疲劳寿命预测与优化方法研究
焊接接头的疲劳寿命预测与优化方法研究引言：
焊接接头是工程结构中常见的连接方式，它的质量直接影响到结构的安全性和可靠性。在实际应用中，焊接接头常常会受到疲劳载荷的作用，长期受力容易导致疲劳破坏。因此，对焊接接头的疲劳寿命进行预测和优化是非常重要的。
一、焊接接头疲劳寿命的预测方法
1.1 经验公式法
经验公式法是一种简单而常用的焊接接头疲劳寿命预测方法。它基于试验数据和经验公式，通过对焊接接头的几何形状、材料性能和载荷条件进行分析，得出疲劳寿命的预测结果。然而，由于经验公式法没有考虑到焊接接头的细节和复杂性，预测结果的准确性有限。
1.2 数值模拟法
数值模拟法是一种基于有限元分析的焊接接头疲劳寿命预测方法。它通过建立焊接接头的有限元模型，考虑材料的非线性、接触和热力耦合等因素，模拟焊接接头在疲劳载荷下的行为，并预测其疲劳寿命。数值模拟法可以提供较为准确的疲劳寿命预测结果，但需要大量的计算资源和较长的计算时间。
二、焊接接头疲劳寿命的优化方法
2.1 材料优化
焊接接头的材料选择对其疲劳寿命有着重要影响。优选高强度、韧性和抗疲劳性能良好的材料，可以提高焊接接头的疲劳寿命。此外，采用表面处理、热处理等方法，可以进一步改善焊接接头的材料性能。
2.2 结构优化
焊接接头的结构设计对其疲劳寿命同样至关重要。通过减小焊接接头的应力集
中区域、改善焊缝形状、增加半径过渡等措施，可以降低焊接接头的应力集中程度，提高其疲劳寿命。此外，合理设计支撑结构和增加补强件等方法也可以有效提高焊接接头的疲劳寿命。
2.3 工艺优化
焊接接头的工艺参数对其疲劳寿命有着重要影响。通过优化焊接接头的焊接工
焊接结构的疲劳破坏和脆性断裂
焊接结构的疲劳破坏和脆性断裂
一、焊接结构的疲劳破坏
大量统计资料表明，工程结构失效80%以上是由疲劳引起的。美国商业部国家标准局向美国国会提出的研究报告，美国每年因断裂及防止断裂要付1190 亿美元的代价，相当国民经济总产值4 % ，而统计资料表明，绝大多数的断裂是由疲劳所引起的。
美国有几座桥梁的疲劳断裂纹发生在靠近焊缝端部的焊趾部位，如图2 一53 所示，在图示的裂纹部位有较高的应力集中。在载荷作用下，腹板平面位移集中在一个比较狭窄而没有支撑的腹板高度上，也就是翼板至加强肋底部的腹板高度上（划阴影线区域），从而使该处腹板开裂。
疲劳定义为重复应力所引起的裂纹起始和缓慢扩展，从而产生的结构部件的损伤。疲劳断裂过程通常经历裂纹萌生、稳定扩展和失稳扩展三个阶段。
‘一）疲劳断口的特征
在进行疲劳断口的宏观分析时，一般把断口分成三个区，这三个区与疲劳裂纹的形成、扩展和瞬时断裂三个阶段相对应，分别称为疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时扩展区，如图2 一54 所示。
疲劳源区是疲劳裂纹的形成过程在断口上留下的真实记录。由于疲劳源区一般很小，所以宏观仁难以分辨疲劳源区的断面特征。疲劳源一般总是发生在表面，但如果构件内部存在缺陷，如脆性夹杂物等，也可在构件内部发生。疲劳源数目有时不止一个，而有两个甚至两个以上，对于低周疲劳，则于其应变幅值较大，
断口上常有几个位于不同位置的疲劳源。
疲劳裂纹扩展区是疲劳断口上最重要的特
征区域。其宏观形貌特征常呈现为贝壳状或海滩波纹状条纹，而且条纹推进线一般是从裂纹源开始向四周推进，呈弧形线条，而且垂直于疲劳裂纹的扩展方向。其微观特征是疲劳裂纹，又称疲劳辉纹，每一贝壳花纹内有干万条。它通常是明暗交替的有规则相互平行的条纹，一般每一条纹代表一次载荷循环。疲劳条纹的间距在 0.1- 0.4 Уm 之间一般来说，面心立方金属（如铝及铝合金、不锈钢）的疲劳条纹比较清晰、明显。体心立方金属及密排六方结构金属的疲劳条纹远不如前者明显，如钢的疲劳条纹短而不连续，轮廓不明显。
影响焊接结构疲劳强度的工艺因素
影响焊接结构疲劳强度的工艺因素
焊接结构的疲劳强度是指其抵抗在循环加载下产生的疲劳裂纹和破裂
的能力。影响焊接结构疲劳强度的工艺因素主要包括焊缝形状、焊接温度、焊接变形和焊接质量等。
首先，焊缝形状是影响焊接结构疲劳强度的重要因素之一、焊缝形状
决定了焊接件的应力分布，进而影响了其疲劳强度。对于相同的焊接接头，不同的焊缝形状会导致不同的应力集中情况。例如，边缘间距较大的焊角
会导致应力集中于焊缝的临近区域，从而降低焊接结构的疲劳强度。因此，通过合理设计焊缝形状，可以提高焊接结构的疲劳强度。
其次，焊接温度也对焊接结构疲劳强度有着重要影响。焊接过程中，
焊缝和母材受到高温作用，会引起材料的热变形和相变等。过高的焊接温
度会导致过度热影响区的扩展，使焊接结构的组织和性能发生变化，从而
降低其疲劳强度。因此，控制焊接温度，尽量避免高温对焊接结构的不良
影响，可以提高焊接结构的疲劳强度。
焊接变形也是影响焊接结构疲劳强度的关键因素之一、焊接过程中，
由于热应力和冷却收缩等因素，焊接结构往往会发生变形。焊接变形会导
致焊缝的应力集中，从而降低焊接结构的疲劳强度。通过合理设计焊接结
构和采用适当的焊接顺序，可以减小焊接变形，提高焊接结构的疲劳强度。
最后，焊接质量也对焊接结构疲劳强度有重要影响。焊接质量的好坏
直接影响焊接接头的强度和疲劳寿命。焊接缺陷如气孔、夹杂物、裂纹等
都会降低焊接结构的疲劳强度。因此，在焊接过程中，需要采取合适的焊
接工艺和控制焊接参数，确保焊接质量，提高焊接结构的疲劳强度。
总之，焊接结构的疲劳强度受到多个工艺因素的影响，包括焊缝形状、焊接温度、焊接变形和焊接质量等。通过合理控制这些工艺因素，可以提
焊接对钢结构疲劳的影响及预防措施
焊接对钢结构疲劳的影响及预防措施
自从20世纪初涂药焊条发明至今100年来，焊接已经成为应用最广泛的工艺方法，很难找出另一种发展如此之快，并在应用规模和多样化方面能与焊接相比的工艺，以至于当代许多最重要的技术问题必须采用焊接才能解决，例如造船、铁路、汽车、航空、航天、桥梁、锅炉、大型厂房和高层建筑等都离不开焊接技术的支持。目前在工程生产上，焊接是最主要的连接方法，焊接结构的重量已占钢铁总产量的50%以上，工业发达国家的这一比例已经接近70%。然而焊接结构经常发生断裂事故，其中80%为疲劳失效。在我国，焊接结构因疲劳问题而失效的工程事例也不断出现。例如，90年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了巨大的经济损失。
所谓疲劳是指在循环应力和应变作用下，在一处和几处产生局部永久性积累损伤，经一定的循环次数后产生的裂纹或突然发生断裂的过程。疲劳断裂是金属结构断裂的主要形式之一。大量的统计资料表明，工程结构失效约80%以上是由疲劳引起的。钢结构的疲劳破损是裂纹在重复或交变荷载作用下的不断开展以及最后达到临界尺寸而出现的断裂。疲劳破坏的主要影响因素是应力幅、循环次数和应力集中。一般地说，疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。对于钢结构.实际上只有后两个阶段，因为结构总会有内在的微小缺陷，这些缺陷本身就起着裂纹的作用疲劳破坏的起始点多数在构件的表面。对非焊接构件，表面上的刻痕、轧钢皮
的凹凸、轧钢缺陷和分层以及焰割边不平整，冲孔壁上的裂纹，都是裂源可能出现的地方。对焊接构件，最经常的裂源出现在焊缝趾处，那里常有焊渣侵入。有些焊接构件疲劳破坏起源于焊缝内部缺陷，如气孔、欠焊、夹渣等。
焊接结构疲劳失效的产生原因与预防措施
焊接结构接头的焊缝 区域一般存在着诸如裂纹 、 夹 渣、 、 气孔 咬边和弧坑等焊接缺陷， 这些焊接缺陷是焊接结
构的固有特ｌ 生。这些焊接缺陷对接头的静力性能的影响
一
束作用抑制 ， 导致局部区域发生 了塑性变形 ， 最终在冷却
状态的焊缝接头区域形成独立于外部载荷的 自平衡力系。
般不十分明显， 但是对焊接结构的疲劳性能影响却十分
１ 裂纹最有 可能引起脆性断裂， ） 就位置而言 ， 表面裂
不均匀的塑性变形是产生残余应
力 的根本原 因。如 图 ２所示 ， 作
显著 。
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用方向平行于焊接轴线的残余应 力称为纵向残余应力。如图 ３所
示， 作用方向垂 直于焊缝轴线 的
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焊接 结构 疲 劳 失效 的产 生原 因与预 防措 施