复杂焊接结构的疲劳问题探讨
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法引言：焊接接头在工程结构中广泛应用，其质量直接关系到工程的安全和可靠性。
疲劳分析和强度校核是焊接接头设计中必不可少的环节，本文将探讨焊接接头的疲劳分析方法和强度校核方法。
一、焊接接头的疲劳分析方法焊接接头在使用过程中会受到循环加载的作用，长期受力容易引起疲劳破坏。
因此，疲劳分析是焊接接头设计的重要一环。
1. 确定加载条件疲劳分析的第一步是确定加载条件，包括加载幅值和加载频率。
通过实际工况和使用环境，了解焊接接头在使用过程中所受到的加载情况，确定加载条件。
2. 确定应力集中区域焊接接头的应力分布通常不均匀，存在应力集中的区域。
通过有限元分析等方法，确定焊接接头的应力集中区域，为后续的疲劳分析提供准确的应力数据。
3. 确定疲劳寿命曲线根据焊接接头的材料和加载条件，确定疲劳寿命曲线。
疲劳寿命曲线描述了焊接接头在不同加载次数下的寿命，可以用于预测焊接接头的使用寿命。
4. 进行疲劳分析根据确定的加载条件、应力集中区域和疲劳寿命曲线，进行疲劳分析。
通过计算焊接接头在不同加载次数下的应力，与疲劳寿命曲线进行对比，判断焊接接头的疲劳寿命是否满足要求。
二、焊接接头的强度校核方法除了疲劳分析外，强度校核也是焊接接头设计中的重要环节。
强度校核旨在保证焊接接头在正常工作条件下不发生塑性变形和破坏。
1. 确定加载条件强度校核的第一步是确定加载条件，包括静载和动载。
静载是指焊接接头所受到的常规静态加载，动载是指焊接接头所受到的冲击或振动加载。
2. 确定应力分布根据加载条件和焊接接头的几何形状，确定焊接接头的应力分布。
通过有限元分析等方法，计算焊接接头在加载条件下的应力分布。
3. 确定强度校核方法根据应力分布和焊接接头的材料性能，确定强度校核方法。
常用的强度校核方法有极限强度法、应力应变法和断裂力学法等。
4. 进行强度校核根据确定的强度校核方法，进行强度校核。
通过计算焊接接头在加载条件下的应力和应变，与强度校核方法进行对比，判断焊接接头的强度是否满足要求。
焊接结构疲劳性能
③应力集中达到一定程度高强钢≈低碳钢
4.2.5金属疲劳的分类
按载荷工况 工作环境
按研究对象
按失效周次
按受力状态
按载荷特征
材料疲劳
高周疲劳
单轴疲劳
恒幅疲劳
常规疲劳 高低温疲劳
பைடு நூலகம்
结构疲劳
低周疲劳
多轴疲劳
变幅疲劳
热疲劳 随机疲劳 热-机械疲劳 腐蚀疲劳 接触疲劳
材料疲劳：主要研究材料的失效机理，化学成分、微观组织、 环境和工况等对疲劳强度的影响，研究疲劳断口的宏观和微观 形貌等。 结构疲劳：以部件、接头以致整个结构为研究对象，研究它们 的疲劳性能、抗疲劳设计方法、寿命估算方法和疲劳试验方法， 形状、尺寸和工艺因素的影响以及提高疲劳强度的方。 高周疲劳：材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经 104~105以上循环产生的失效。(弹簧、传动轴等)
飞机疲劳事故
2010年11月29日，阿根廷 举行飞机表演现场，金属 疲劳造成机翼断裂，如图 中左机翼。
疲劳断裂安全隐患
铁道部大举召回动车原因：轮 对发现裂纹 轮对是机车与钢轨相接触 的部分，由左右两个车轮压装 在同一根车轴上组成，其作用 是保证机车车辆在钢轨上的运 行和转向，承受来自机车车辆 的全部静、动载荷，把它传递 给钢轨，并将因线路不平顺产 生的载荷传递给机车车辆各零 部件，使容易发生机械疲劳， 存在安全隐患。
焊接结构疲劳性能
4.1.1 焊接结构疲劳断裂事故多发的原因
①承受动载的焊接结构越来越多，承受的载荷越来越大 ，而焊接结构并没有严格按照疲劳设计规范进行设计； ②虽然焊接接头静载承受能力一般与母材相当，但承受 疲劳载荷能力与母材相比较差，没有引起设计者、制造 者、使用者的足够认识。
焊缝疲劳强度应力
焊缝疲劳强度应力焊缝疲劳强度是指焊接结构在交变载荷下，经过多次循环荷载后产生裂纹、破坏的能力。
焊缝疲劳强度是焊接结构设计中的一个关键参数，因为在实际应用中，许多结构都会受到循环荷载的作用。
本文将深入探讨焊缝疲劳强度的概念、影响因素、评估方法以及改进措施等方面。
一、焊缝疲劳强度概述焊缝疲劳强度是指焊接结构在受到交变载荷作用时，经过多次荷载循环后产生裂纹、破坏的能力。
焊缝处于动态加载状态，交变应力会导致焊缝区域的局部应力集中，从而引发疲劳破坏。
焊缝疲劳强度的高低直接影响着结构的安全性和使用寿命。
二、焊缝疲劳强度的影响因素焊接质量：焊接质量是决定焊缝疲劳强度的关键因素之一。
焊接缺陷，如气孔、夹渣、裂纹等，会导致焊缝局部强度下降，增加疲劳敏感性。
焊接材料：焊接材料的强度和韧性对焊缝疲劳强度有显著影响。
选择合适的焊接材料，满足设计要求，能够提高焊缝的疲劳寿命。
应力水平：高应力水平会加速焊缝疲劳破坏的发生。
在高应力水平下，焊缝疲劳强度降低，导致结构更容易疲劳破坏。
加载频率：高频率的加载会引起焊缝更快的疲劳损伤。
频率较低时，结构对疲劳荷载的影响相对较小。
环境影响：环境因素，如湿度、温度、腐蚀等，也会对焊缝疲劳强度产生一定的影响。
特别是在腐蚀环境下，焊缝易受到应力腐蚀裂纹的影响，导致疲劳破坏。
三、焊缝疲劳强度的评估方法S-N曲线法：S-N曲线是疲劳寿命与应力振幅之间的关系曲线。
通过进行疲劳试验，得到不同应力水平下的循环寿命数据，然后绘制S-N 曲线。
该曲线可以用于评估不同应力水平下的疲劳性能。
极限应力法：极限应力法是通过在一定加载频率下进行疲劳试验，找到导致疲劳破坏的最小应力水平。
这种方法通常用于评估焊缝的静态疲劳极限。
裂纹扩展速率法：通过监测焊缝中裂纹的扩展速率，可以评估疲劳破坏的进展过程。
这种方法对于研究焊缝的疲劳裂纹扩展行为具有重要意义。
四、改进焊缝疲劳强度的措施提高焊接质量：通过优化焊接工艺，防止气孔、夹渣等缺陷的产生，提高焊接质量，从而提高焊缝的疲劳强度。
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结焊接结构疲劳失效是指在长时间的使用过程中，由于受到重复载荷的作用，焊接接头或部件出现疲劳裂纹，最终导致结构失效。
焊接结构疲劳失效的主要原因包括材料质量、焊缝设计不良、焊接工艺不合理等。
下面将就这些问题逐一进行分析，并提出相应的改善措施和办法。
首先，材料质量是影响焊接结构疲劳失效的一个重要因素。
若使用的材料强度较低，容易发生疲劳失效。
此外，若材料存在明显的内部缺陷、气孔、夹杂物等，也会直接影响材料的力学性能，导致焊接接头的强度和疲劳性能下降。
为了改善这一问题，应首先确保选用的材料质量可靠，在焊接前进行严格的材料检查，杜绝存在缺陷的材料使用。
其次，可以通过热处理等方式来提高材料的力学性能和疲劳强度。
其次，焊缝设计不良也是导致焊接结构疲劳失效的原因之一、一般来说，焊缝的形状和大小应根据受力情况进行合理的设计，以保证焊接接头的强度和疲劳寿命。
若焊缝设计不当，容易导致应力集中或者应力分布不均匀，使得焊接接头容易产生裂纹。
改善这一问题的措施包括：合理选择焊缝的形状和尺寸，尽量减少应力集中区的存在；采用多道焊接的方式，提高焊缝的强度和疲劳寿命；增加过渡部位的长度，减小应力集中的程度。
此外，焊接工艺不合理也是导致焊接结构疲劳失效的一个关键因素。
焊接工艺的合理性直接影响焊接接头的质量和疲劳强度。
若焊接参数选择不当，焊接过程中存在较大的热输入或者冷却速度过快等问题，容易导致焊接接头产生裂纹。
为了改善这一问题，应根据焊接接头的特点和使用条件，选择适当的焊接工艺参数。
同时，在焊接过程中，要严格执行焊接规程，保证焊接接头的质量和性能。
综上所述，改善焊接结构疲劳失效的措施和办法包括：选择优质的材料，确保材料的质量可靠；进行合理的焊缝设计，减少应力集中和应力分布不均匀的问题；合理选择焊接工艺参数，保证焊接接头的质量和疲劳强度。
此外，为了及时发现焊接结构的裂纹，可以采用无损检测技术进行定期检查，及时发现问题并采取相应的维修措施。
焊接结构抗疲劳设计若干问题的思考
① 内因与外 因的对立统 一 ， 是抗疲劳设计 的一个 重要 出发点 ； ②在 比较 中追求相 对最优 ， 是抗 疲劳设 计 的
一
焊缝之 问的以“ 治 “ ” ② 降低应 力集 中的 以“ ” 刚” ③ 躲开应力 集 中避 “ ” 虚 ” 文中几个 疏” 堵 ； 柔 克“ ； 实 就“ ．
有代表性 的工程案例证 明了上述观点 的科学性及有效性 ． 关键词 ： 焊接结构 ； 劳 ； ＳＮ曲线法 ； 疲 主 － 应力集 中
哪 一些 焊缝 将来 有 可能会 出问题 ．
力 的路 径是 唯 一 的． 在拓 扑优 化设 计 工程 中 ， 力 传
化 范 围的微 小增 长 ， 将 导 致 疲 劳 寿命 的 高度 非 都
线性 下 降 ． 意 味着 忽视 “ 因” 这 外 是有 风 险 的．
所 谓外 因 ， 的是 作 用在 焊接 结构 外部 的 、 指 广 义 变化 的载 荷 ， ： 则 或 随机 变 化 的 载荷 、 如 规 变化 的温度 载荷 等 等． 我们 将 一 个 车 辆 投 放 到 一个 当
第３ ２卷 第 ５期 ２１ ０ １年 １ Ｏ月
大 连 交 通 大 学 学 报
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因为焊 接过 程本 身 的热 行 为 复 杂 ， 后 残余 应 力 焊
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焊接结构疲劳破坏的原因
焊接结构疲劳破坏的原因焊接结构在使用过程中可能会发生疲劳破坏，这是由于循环加载引起的应力积累和损伤累积。
以下是焊接结构疲劳破坏的一些常见原因：1.应力集中焊接接头通常具有应力集中的特点，尤其是焊缝附近。
当外部载荷作用于焊接结构时，应力会集中在焊接接头的某些区域，导致这些区域承受更高的应力，增加了疲劳破坏的风险。
2.结构设计不合理焊接结构的设计不合理也是引起疲劳破坏的原因之一。
例如，焊接接头的几何形状、尺寸和连接方式等方面的设计不当，会导致应力集中、应力分布不均匀或者局部刚度不足，进而影响结构的疲劳强度和寿命。
3.材料选择不当焊接材料的选择对焊接结构的疲劳性能有重要影响。
如果选用的焊接材料强度不匹配、韧性差或者存在其他缺陷，会使焊接结构容易发生疲劳破坏。
此外，材料的质量控制和工艺控制也会影响焊接结构的疲劳性能。
4.负荷作用频率负荷作用频率对焊接结构的疲劳寿命有显著影响。
当焊接结构频繁受到反复加载时，应力的累积和损伤的积累更为明显，容易导致疲劳破坏。
特别是在高循环载荷下，焊接结构更容易发生疲劳破坏。
5.环境条件环境条件对焊接结构的疲劳破坏也有一定影响。
例如，高温、湿度、腐蚀介质等环境因素都会加速焊接结构的疲劳过程，降低其疲劳寿命。
6.焊接质量问题焊接质量直接关系到焊接结构的疲劳性能。
焊接缺陷如焊孔、气孔、夹渣等都会导致局部应力集中，并降低焊接结构的强度和疲劳寿命。
此外，焊接工艺参数的选择和控制也对焊接质量和疲劳性能有重要影响。
7.维护不当焊接结构的维护不当也会导致疲劳破坏。
例如，未及时修复焊缝裂纹、松动的连接等问题，或者忽视定期检查和维护，都会增加焊接结构的疲劳风险。
为了减少焊接结构的疲劳破坏，可以采取以下措施：-合理设计焊接结构，避免应力集中和减小应力幅值。
-选择合适的焊接材料，并进行质量控制。
-控制负荷作用频率，避免过高频率的加载。
-提供适当的保护措施，防止环境因素对焊接结构的损害。
-加强焊接质量控制，避免焊接缺陷。
焊接结构疲劳失效的原因及改善工艺措施总结
焊接结构疲劳失效的原因及改善工艺措施总结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那么与结构形式；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本钱、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开展的趋势，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焊接结构疲劳失效的要素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当较大的负载重量，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之间的碳锦钢和用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，结果说明：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。
焊接结构的疲劳
五、载荷的概念
所谓静荷载是指由零缓慢地增加到某一定值后保持不 变或变动很小的荷载。构件受静荷载作用时，体内各点没 有加速度，或加速度很小可忽略不计，此时构件处于静止 或匀速直线运动的平衡状态。
在静荷载作用下，构件中产生的应力称为静应力。 相反，若构件在荷载作用下，体内各点有明显的加速度，
3）焊缝区存在着很大的残余拉应力。
r min 1 max
m 0
r 0 0 max
m
max 2
r min 0
m
min 2
0
r0
mm 0
0 r 1
m 0
火车轴（弯曲） 齿轮齿根 曲轴（扭转） （弯曲）
球轴承
连连杆杆
缸盖螺钉
（压缩） （（小小拉拉大大压压）） （大拉小拉）
3、衡量标准 一定温度幅，产生一定尺寸疲劳裂纹的循环次
数。 4、提高热疲劳寿命的途径
材料 减小热膨胀系数，提高λ，均匀性， 高温强度。
工件状况 减小应力集中。 使用 减小热冲击。
3、、接触疲劳
1、基本概念 对偶件（如轴承、齿轮等）在交变接触压应力
长期作用下，而在材料表面产生的疲劳损伤。 形貌：点蚀，浅层剥落和深层剥落。 （轴承、齿轮表面、钢轨等） 接触疲劳曲线两种 σ接～N，σ接～1/N。
疲劳断裂是金属结构失效的一种主要形式。 大量统计资料表明，由于疲劳而失效的金属结构， 约占失效结构的90%。
疲劳断裂和脆性断裂从性质到形式都不一样。 两者比较，断裂时的变形都很小，但疲劳需要多 次加载，而脆性断裂一般不需要多次加载；结构 脆断是瞬时完成的，而疲劳裂纹的扩展则是缓慢 的，有时需要长达数年时间。
低周疲劳的特点 1、局部产生宏观变形，应力与应变之间
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。
3.优化焊接工艺参数：通过调整焊接的工艺参数，可以改善焊接接头的疲劳强度。
例如，适当增大焊接电流和焊接速度，可以减少焊缝内的局部熔化区，从而提高焊接接头的强度。
4.对焊接接头进行后处理：通过对焊接接头进行热处理或应力释放，可以改善焊接接头的组织结构和性能，提高其疲劳强度。
焊接结构疲劳强度相关知识
焊接结构疲劳强度相关知识焊接结构的疲劳强度是指在循环载荷作用下，焊接接头在无限次载荷循环中不会发生破坏的能力。
焊接结构的疲劳强度是较为复杂和重要的一种力学性能，对于确保焊接接头在长期使用中不发生破坏具有重要意义。
下面将介绍与焊接结构疲劳强度相关的各方面知识。
焊接接头的疲劳破坏模式主要有断裂疲劳和表面疲劳。
断裂疲劳是指焊接接头在循环载荷作用下，由于应力集中和裂纹发展所致的破坏。
表面疲劳是指焊接接头表面由于循环载荷的作用而出现的镀层剥落、锈蚀和微小裂纹等破坏形式。
为了保证焊接结构的疲劳强度，需要对焊接接头的设计、工艺、材料选择和检测等方面进行综合考虑。
焊缝设计对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接接头的几何形状和尺寸对疲劳强度的影响很大。
一般来说，焊缝的几何形状应尽量避免应力集中，并应尽量减小焊缝尺寸和长度，以提高疲劳强度。
此外，焊缝的连续性和密度也对疲劳强度具有影响，焊缝的连续性和密度越高，疲劳强度越好。
焊接工艺对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接工艺参数的选择和控制可以影响焊缝的质量和性能，从而影响焊接结构的疲劳强度。
焊接工艺参数主要包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接时间和焊接温度等。
合理选择和控制这些参数可以避免焊接接头出现瑕疵和裂纹等缺陷，提高焊接接头的疲劳强度。
焊接材料对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接材料的物理、化学和力学性能会直接影响焊接接头的性能和疲劳强度。
焊接材料应具有良好的疲劳性能，具有较高的强度和韧性，并且能够适应焊接过程中的热变形和应力集中等问题。
一般来说，焊接材料应与母材具有相似的力学性能，以提高焊接接头的疲劳强度。
焊接接头的疲劳检测对焊接结构的疲劳强度评估和维护具有重要意义。
常用的焊接接头疲劳检测方法包括传统的力学性能试验和现代的无损检测技术。
力学性能试验主要通过加载焊接接头并测量其应力应变关系来评估其疲劳强度，但这种方法需要实际加载焊接接头，成本较高。
无损检测技术主要包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测和X射线检测等，可以通过对焊接接头进行非破坏性检测来评估其疲劳强度。
焊接工程师培训中焊接结构的疲劳寿命评估
焊接工程师培训中焊接结构的疲劳寿命评估焊接工程是一项基础而重要的技术，在各个行业中都得到广泛应用。
而焊接结构的疲劳寿命评估则是焊接工程师培训中必不可少的内容之一。
本文将从焊接结构的疲劳行为、疲劳寿命评估的方法和实践案例等三个方面进行论述，为焊接工程师培训提供相关知识和指导。
一、焊接结构的疲劳行为焊接结构在使用过程中会受到交变载荷的作用，从而导致材料内部发生应力和重新分布，这一过程称为焊接结构的疲劳行为。
焊接结构的疲劳行为与结构的材料性质、几何形状、焊接工艺等因素密切相关。
首先，焊接材料的性质对焊接结构的疲劳行为有着重要影响。
焊接过程中，焊缝及其热影响区域的组织结构会发生变化，形成不均匀的显微组织。
这些显微组织中的缺陷和残余应力会影响焊接结构的疲劳性能。
其次，焊接结构的几何形状也是影响疲劳行为的重要因素。
边缘效应、几何形状的变化以及焊接接头的尺寸等都会对焊接接头的应力分布和疲劳寿命产生影响。
最后，焊接过程中的焊接工艺参数也会对焊接结构的疲劳行为产生重要影响。
焊接工艺参数的不当选择会导致焊接接头的质量问题，如焊缺陷、气孔等。
这些质量问题不仅会降低焊接结构的强度，还会影响其疲劳寿命。
二、疲劳寿命评估的方法为了准确评估焊接结构的疲劳寿命，需要采用科学的方法和技术手段。
下面将介绍几种常用的疲劳寿命评估方法。
1. 实验方法实验方法是评估焊接结构疲劳寿命的直接手段。
通过构建合适的试验装置，对焊接结构施加交变载荷，记录载荷作用下的应力状态和振动情况，从而获得疲劳寿命的数据。
这种方法通常用于焊接结构的疲劳性能评价、材料的疲劳试验等。
2. 数值模拟方法数值模拟方法基于有限元分析原理，通过建立焊接结构的数值模型，模拟焊接结构在交变载荷下的应力分布和变形情况。
通过这种方法可以预测焊接结构的疲劳寿命，并优化焊接设计，提高焊接结构的疲劳寿命。
3. 经验公式法经验公式法是一种简化的评估方法，通过总结和归纳大量的实验数据，建立了一些针对特定结构和材料的经验公式。
第六章焊接结构的疲劳解读
第六章焊接结构的疲劳解读疲劳是材料在循环荷载作用下逐渐产生裂纹并以裂纹扩展为特征的破坏形式。
在焊接结构中，疲劳问题尤为突出，因为焊接接头处存在着应力集中的情况，容易引起疲劳裂纹的形成和扩展。
因此，对焊接结构的疲劳行为进行解读非常重要。
首先，焊接结构的疲劳行为受到多种因素的影响。
其中最重要的是应力水平、应力集中程度和循环次数等。
应力水平是指焊接接头的应力大小，它与焊接工艺参数、材料性能和载荷类型等有关。
应力集中程度是指焊接接头处的应力分布情况，通常存在应力集中的区域。
循环次数是指加载周期内的循环次数，它是影响疲劳寿命的重要因素。
其次，焊接结构的疲劳裂纹形成和扩展的机理主要是由应力集中引起的。
在焊接接头上，由于焊缝的存在，使得应力在焊接接头处集中。
当接头承受荷载时，焊缝周围的应力达到疲劳极限，从而形成小裂纹。
接下来，裂纹会随着加载的循环次数逐渐扩展，最终导致破坏。
然而，焊接结构的疲劳寿命和其它因素也有关系。
首先，材料的选择是影响疲劳寿命的重要因素。
不同的材料具有不同的疲劳极限和韧性，因此选择合适的材料可以延长焊接结构的疲劳寿命。
其次，焊接工艺也会对疲劳寿命产生影响。
焊接过程中产生的应力会影响接头的疲劳寿命，因此合理的焊接工艺参数可以提高疲劳寿命。
最后，环境条件的变化也会对焊接结构的疲劳寿命产生影响，特别是在腐蚀环境下，焊接结构更容易发生疲劳破坏。
综上所述，焊接结构的疲劳行为是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
了解焊接结构的疲劳行为对于延长其使用寿命、保证安全性非常重要。
因此，需要进一步研究焊接结构的疲劳行为，探索有效的疲劳强化方法，提高焊接接头的疲劳寿命。
焊接结构疲劳失效的产生原因与预防措施
ａｘ
ｌ 焊接结构疲劳失效的产生原因
焊缝结构在循环载荷 的作用下 ， 在应力最 大的晶粒
上很 可能形成微裂纹， 然后发展成为宏观裂纹 ， 接着宏 观
理论应力集中系数 的数值越 大， 明焊接结构 的应 说
・
６ ・ ５
力集中现象越严重 ， 对焊接结构 的影响越不利。 然而理论
０ 引言 焊接结构是一种联接各个部件既有效而又经济的连 接方式 ， 具有不 削弱构件截面 、 节省材料、 构造简单 、 易于 加工 、 连接密封性能好 、 刚度较大 、 便于采用 自动化生产等 优点 ， 因此焊接结构在国内外的航天航空、 铁道车辆 、 造船
业、 起重机 、 高层建筑 、 国防等制造领域得到了广泛应用。
由于热源及临近母材的膨胀和收缩受 到低温 区母材 的拘
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。
影响焊接结构 残余 应力的因素很多， 主要包 图 焊接结构的横向残余应力分布 ３ 括母材加工过程 、 材料属性 、 结构的几何约束条件 、 制造工
序、 焊接顺序 、 焊后处理等 。 １母材在生产制造或加工过程 中， ） 例如铸造 、 锻造 、 轧
接制造过程 中， 在接头部位的焊缝 区、 焊缝和母材熔合 区 及热影响区中常常会出现各种焊接缺陷。按照缺陷所在 位置的不同， 将焊接缺陷分为面缺陷和体缺陷。在焊趾或
危害较为严重 。
复杂焊接结构的疲劳问题探讨
复杂焊接结构的疲劳问题探讨徐海鹰 陈开利 王戒躁(中铁大桥局集团武汉桥梁科学院有限公司 武汉 430034)摘 要 从疲劳抗力评估、结构应力分析、断裂力学计算疲劳寿命、模型疲劳试验等几方面对复杂焊接结构的疲劳问题进行讨论和分析,提出针对验证结构抗疲劳设计的复杂焊接结构模型试验原则、疲劳失效准则和主要研究部位。
关键词 复杂焊接结构 疲劳 构造细节 评估 疲劳寿命 模型试验STU DY O N FATIGUE PROBL EM OF COMPL ICATE WELDED STRU C TUREXu Haiying Che n Kaili Wa ng Jiezao(Bridge Science Resea rch Institute Ltd.,China Zhongtie Major BridgeEnginee ring G roup Wuhan 430034)ABSTRA CT This paper di scusses a nd analyzes the fatigue problem of complicate welde d str ucture in a spect of the fatigue re sistance assessme nt ,str uct ural stress analysis ,f atigue lif e calculation by f ract ure mecha nic s and f atigue model test s a nd also proposes the model test p rinciples ,fatigue f ailur e c riteria and principal te ste d pa rts for the co mplicate welded st ructure for the sake of ve rification of the f atigue design of the str ucture.KEY WO R DS complicate welded st ruct ure fatigue str uctural detail asse ssment f atigue lif e model te st第一作者:徐海鹰 男 1960年8月出生 高级工程师j z @63收稿日期61 前 言随着科技的不断进步,新材料、新工艺、新型构造在各种桥梁上得到了广泛的应用,一方面促进了我国桥梁事业的大发展,另一方面也对桥梁建设提出了挑战,其中复杂焊接结构下的桥梁抗疲劳问题值得关注。
焊接结构的疲劳寿命预测
焊接结构的疲劳寿命预测1. 简介焊接是一种常见的金属加工工艺，广泛应用于制造业中的结构连接和修复。
然而，焊接接头常常面临着疲劳破坏的风险，因为焊接接头往往承受着来自外部载荷的变化和高强度的应力。
为了确保焊接结构的安全运行，预测焊接结构的疲劳寿命成为一项关键工作。
2. 疲劳寿命的影响因素焊接结构的疲劳寿命受多种因素的影响，下面将介绍其中的三个主要因素：2.1 材料特性焊接接头的材料特性对其疲劳寿命起着重要作用。
材料的强度、韧性和硬度等物理性质决定了焊接接头在承受外部载荷时的应力分布和变形程度。
此外，焊接接头的热影响区域也会发生显著的组织变化，进一步影响疲劳寿命。
2.2 焊接工艺焊接工艺参数的选择对焊接接头的质量和疲劳寿命有着直接的影响。
焊接电流、焊接速度、焊接温度等参数会影响焊接接头的组织和晶粒尺寸，进而影响接头的疲劳性能。
合理选择焊接工艺参数可以改善焊接接头的疲劳寿命。
2.3 外部载荷焊接接头在服役过程中会承受来自外部的载荷变化，如振动载荷、冲击载荷和静态载荷等。
这些载荷的大小、频率和工作条件都会对焊接接头的疲劳寿命产生影响。
因此，在疲劳寿命预测中，需要考虑外部载荷的特性。
3. 疲劳寿命预测方法针对焊接结构的疲劳寿命预测，存在多种方法和模型可以应用。
下面将介绍两种常用的预测方法：3.1 经验法经验法是基于大量试验数据和实践经验总结出来的一种疲劳寿命预测方法。
该方法根据焊接接头的材料、几何形状、应力水平等因素，使用经验公式来估计焊接接头的疲劳寿命。
经验法简单易用，但一般只适用于具有相似工况和材料的焊接结构。
3.2 数值模拟法数值模拟法是基于有限元分析和结构力学理论的一种疲劳寿命预测方法。
该方法通过建立焊接接头的有限元模型，并考虑材料非线性、温度场分布以及外部载荷等因素，利用数值求解方法来计算焊接接头的应力和变形分布。
然后，根据材料的疲劳性能曲线和疲劳强度理论，预测焊接接头的疲劳寿命。
4. 疲劳寿命预测的挑战和发展方向焊接结构的疲劳寿命预测仍然面临一些挑战。
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。
焊接工艺对钢结构构件疲劳性能的影响
焊接工艺对钢结构构件疲劳性能的影响第一章：引言随着钢结构在建筑、桥梁等领域的广泛应用，对其疲劳性能的要求也越来越高。
而焊接工艺作为钢结构制作中不可或缺的一环，对疲劳性能的影响愈来愈受到关注。
本文将围绕焊接工艺对钢结构构件疲劳性能的影响展开讨论，并从实验室和现场两个角度探究焊接工艺对疲劳性能的影响因素以及相关的分析方法。
第二章：焊接工艺对钢结构构件疲劳性能的影响因素2.1 焊接接头形式焊接接头形式是焊接工艺的核心，其形状、尺寸等参数会直接影响焊接接头的强度和疲劳性能。
常见的焊接接头形式包括对接接头、角接接头、搭接接头、T型接头等。
2.2 焊缝形态焊缝形态是决定焊接接头强度的一个重要因素，直接影响着焊缝中的应力分布和裂纹的扩展方向。
目前常见的焊缝形态包括直缝焊缝、环缝焊缝、搭接焊缝等。
2.3 焊接顺序焊接顺序是焊接过程中对于构件整体受力特性及疲劳性能影响较大的一个因素。
正确的焊接顺序有利于提高构件的整体疲劳性能，而错误的焊接顺序则会导致构件的疲劳寿命降低。
2.4 焊接后处理焊接后处理措施主要涉及热处理、喷丸除锈、涂装等，能够对焊接接头的疲劳性能产生重要影响。
热处理能够消除焊接过程中产生的应力，提高构件的整体韧性和疲劳性能；喷丸除锈技术对构件的表面质量有明显的改善，从而有利于提高其疲劳性能。
第三章：焊接工艺对钢结构构件疲劳性能的分析方法3.1 应力范围法应力范围法是目前较为常用的一种疲劳寿命评定方法，其基本原理是通过测量构件内部的应力范围，来评估其疲劳寿命。
该方法的优点为简单易行，但缺点是其评估结果可能与实际寿命存在偏差。
3.2 序列寿命法序列寿命法是一种针对多载荷状态下构件进行疲劳寿命评估的方法。
其基本原理是构建多个不同载荷的加载序列，并结合构件的实际应力情况进行疲劳寿命评估。
该方法能够对构件的多种载荷情况下的疲劳性能进行评估。
3.3 冲击强度试验法冲击强度试验法是评估钢结构构件疲劳性能的一种较为直接的方法，其主要过程是通过对构件进行冲击试验，根据试验结果来评估构件的疲劳性能。
焊接结构的优点和存在的问题
焊接结构的优点和存在的问题
焊接结构的优点：
1. 强度高：焊接结构可以实现金属材料的连续性连接，使得整体结构具有较高的强度和刚度。
2. 质量轻：相比于其他连接方式，焊接结构可以减少连接部分的重量和体积，提高结构的负荷承受能力。
3. 造价低：焊接结构不需要额外的连接件，可以减少材料的使用量和工艺流程，降低成本。
4. 可靠性高：焊接结构具有较高的连接强度和稳定性，可以在各种复杂工况下保持稳定运行。
5. 高效性：焊接结构的制作过程简单，可以提高生产效率。
焊接结构存在的问题：
1. 焊缺陷：焊接结构容易出现焊接缺陷，比如焊缝内的气孔、夹渣等，影响焊接接头的强度和密封性。
2. 可维修性差：焊接结构一旦出现故障，往往需要重新焊接或更换整个焊接接头，维修过程繁琐且耗时。
3. 应力集中：焊接结构中的焊接接头会导致应力集中，容易产生疲劳破坏和裂纹，降低结构的使用寿命。
4. 动态载荷下的性能：焊接结构在受到动态载荷作用时，容易发生振动和共振，对结构稳定性和安全性产生影响。
5. 难以检测：焊接结构内部缺陷难以通过非破坏性检测方法准确地检测和评估，不易发现潜在的问题。
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复杂焊接结构的疲劳问题探讨徐海鹰 陈开利 王戒躁(中铁大桥局集团武汉桥梁科学院有限公司 武汉 430034)摘 要 从疲劳抗力评估、结构应力分析、断裂力学计算疲劳寿命、模型疲劳试验等几方面对复杂焊接结构的疲劳问题进行讨论和分析,提出针对验证结构抗疲劳设计的复杂焊接结构模型试验原则、疲劳失效准则和主要研究部位。
关键词 复杂焊接结构 疲劳 构造细节 评估 疲劳寿命 模型试验STU DY ON FATIGUE PR OB L EM OF COMPL ICATE WE LDE D STRUCTUREXu Haiying Chen Kaili Wang Jiezao(Bridge Science Research Institute Ltd.,China Zhongtie Major BridgeEngineering Group Wuhan 430034)ABSTRACT This paper discusses and analyzes the fatigue problem of complicate welded structure in aspect of the fatigue resistance assessment ,structural stress analysis ,fatigue life calculation by f racture mechanics and fatigue model tests and also proposes the model test principles ,fatigue failure criteria and principal tested parts for the complicate welded structure for the sake of verification of the fatigue design of the structure.KE Y WOR DS complicate welded structure fatigue structural detail assessment fatigue life model test第一作者:徐海鹰 男 1960年8月出生 高级工程师Email :wangjiezao @ 收稿日期:2006-12-121 前 言随着科技的不断进步,新材料、新工艺、新型构造在各种桥梁上得到了广泛的应用,一方面促进了我国桥梁事业的大发展,另一方面也对桥梁建设提出了挑战,其中复杂焊接结构下的桥梁抗疲劳问题值得关注。
与过去栓接和铆接桥梁采用简单工型杆件、箱型杆件相比,近年来许多已建和在建的桥梁中,结构部件大量采用焊接连接,整体节点、正交异性钢桥面板、整体钢锚箱、全焊结构钢桥等复杂焊接结构越来越普遍。
复杂焊接结构几何形状变化大、部件多、板厚厚、构造复杂;焊接量大、焊缝相互交叉、焊缝种类多;焊缝一般可由对接焊缝、角焊缝、角接焊缝和端接焊缝等组合而成;焊接施工条件差,有的需现场施工,焊接检查不易进行,焊接质量很难保证。
复杂焊接结构受力复杂、部件一般处于多向应力状态。
在疲劳构造上,复杂焊接结构内一般都包含多种缺口效应的构造细节,这些构造细节能使构造处疲劳强度降低较多,是桥梁抗疲劳设计的关键部位。
2 复杂焊接结构采用现行的疲劳抗力评估存在的困难国内外桥梁和钢结构设计规范对承受疲劳荷载的焊接结构疲劳检算和评估,采用的是名义应力评定方法,即用简单公式进行计算来判断母材受载横截面上的名义应力(轴向力除以横截面、弯矩或扭矩除以有关截面模量)是否小于疲劳断裂时的许用名义应力。
对于复杂焊接结构,因其构造和应力场的复杂性,难于采用国内外桥梁和钢结构设计规范对其承受疲劳荷载的焊接构造处进行疲劳检算和评估。
英国标准协会《疲劳实施规范》BS5400中已有明确规定:该规范不适用于对焊接正交各向异性钢桥面板进行疲劳检算。
采用现行的疲劳抗力评估存在以下困难:1)名义应力的取值复杂焊接结构各部件通过焊接构成三向结构,往往承受多轴向力的作用,部件处于复杂应力状态;在疲劳关注的细部应力集中一般都较严重,有较大的应力梯度,应力计算时可能涉及到剪滞、有效宽度等因素,构造细节处的名义应力很难用材料力学的方法得到。
2)抵抗疲劳破坏的构造细节等级欧洲钢结构协会《钢结构的疲劳设计规范》在影响疲劳强度的因素一节中,关于特定结构构件的细节类型时指出:“该细节类型考虑了结构细节的局部应力集中、容许的最大不连续性尺寸和形状、应力方向、冶金效应、残余应力、疲劳裂纹形状等因素;在某些情况下还包括了焊接工艺和焊厚的改善处理”。
因此,有时很难将复杂焊接结构中的某一焊接部位归于一特定的构造细节。
3)应力方向在采用名义应力进行构造细节的疲劳抗力评估时,对名义应力的方向一般都有明确的界定,评估涉及到部件截面上的正应力和剪应力。
复杂焊接结构各部件一般都处于复杂应力状态,力流偏转很强,在应力方向和应力梯度变化较大的构造细节处,第一主应力的方向与规范中的名义应力方向一般都不一致。
4)焊接质量常规疲劳抗力试验和评估包含了对构造细节焊接质量的定性要求,但一般都未包含对构造细节焊接质量的定量数据和允许误差,也未给出各种焊接缺陷和误差对疲劳强度的影响,通常通过工艺控制和质量检验以使构造细节的焊接质量与相应的设计标准相符合。
复杂焊接结构内构造复杂,焊接施工和焊接检查不易进行,有的焊缝在现场实施,焊接质量难于保证。
5)安全系数在进行疲劳检算和疲劳评估时一般都涉及到致毁概率或安全水平问题,当给定应力循环下,疲劳强度均值为ΔσR、设计应力谱均值为Δσe、抗力分项系数为γm、载荷分项系数为γs时,计算表达式为:ΔσR/γm=Δσeγs(1)其中,γm取决于致毁概率和log N的标准差。
在构造细节等级和焊接质量有较大不确定性的条件下,γm 也具有不确定性。
3 结构应力分析结构应力(几何应力)分析较之名义应力分析能更清晰的解析复杂结构几何构造对应力场的影响。
采用有限元程序对复杂焊接结构进行结构应力分析,能够了解结构中的最大结构应力(热点应力)或结构中控制截面。
在结构设计中,将可能对结构疲劳不利的因素降低到最低限度。
在采用结构应力σs对结构进行疲劳评估时,通常是借助σn-N曲线,以名义应力σn为参考应力,引进结构应力集中系数K S进行:σs=K Sσn(2)将结构应力分析用于复杂焊接结构的疲劳评估存在着以下问题:1)结构应力是用于确定无缺口效应的结构非均匀应力分布场。
事实上,决定焊接结构疲劳强度的是缺口应力或应力强度因子。
2)按照通常的金属材料疲劳损伤理论,在名义应力或结构应力虽低于屈服应力,而在材料缺陷的应力集中处,却可能产生高于屈服强度的应力。
疲劳损伤源于应力集中处,初始疲劳裂纹总是萌生于滑移带上,而滑移带的形成又受控于局部变形能,材料的塑性变形和滑移导致了裂纹的萌生和扩展。
对于焊接结构,热点应力发生处,往往也是拘束刚度较大的位置,残余应力的幅值已达或接近屈服应力。
应力循环的过程意味着热点应力处的反复塑性变形和滑移,这也正是疲劳检算时,对于未消除焊接残余应力、承受以拉为主疲劳荷载的焊接结构,采用应力幅进行疲劳检算的理由。
因此,对于焊接结构,采用弹性力学的分析方法,引进结构应力集中系数K S,偏于放大了应力集中的效应。
3)现有的一些结构应力评定公式一般都建立在名义应力评定方法之上的,如何建立热点应力幅值的评估公式,应用于复杂焊接结构的疲劳评估,在试验和数据积累上有待进一步的工作。
4 疲劳寿命计算的断裂力学方法无论是名义应力的σn-N曲线或累积损伤的Miner公式,都带有统计和概率的影响,缺少力学上的清晰。
相比之下,对于比较重要的焊接结构,当需要确定其疲劳寿命时,断裂力学半经验的Paris公式在评价结构的疲劳性能、计算疲劳裂纹扩展方面在力学上有更明确的理论基础。
根据文献[1],对于焊接结构中普遍采用的复杂细节,疲劳应力幅为Δσ时,其深度为a的表面裂纹的应力强度因子的变幅ΔK,可用校正系数简便地表示为无限大平板中心穿透裂纹的表达式:ΔK=Fe F s F w F gΔσ(πa)015(3)d a/d N=C(ΔK)n(4)N=∫a f a i d aC(ΔK)n(5)式中F e、F s、———自由表面、有限板宽(或板厚)、非F w、F g均匀应力和裂纹形状修正系数; n———与构件形状和载荷性质无关的材料常数; C———与材料力学性能、试验条件有关的常数。
对于焊接结构,一般认为裂纹已成核,疲劳寿命主要在亚临界裂纹扩展阶段,规定初始疲劳裂纹长度a i(积分下限)为0105～0108mm,或根据文献[2]“在接头焊趾部位沿溶合线存在有类似咬边的熔渣楔块缺陷,其厚度在01075～015mm,尖端半经小于01015mm。
该尖锐缺陷是疲劳裂纹开始的地方,相当于疲劳裂纹形成阶段”,视焊接质量取值。
至于失稳断裂时的疲劳裂纹长度a f(积分上限),因其取值对疲劳寿命N的影响甚微,可以根据结构的几何构造特点,取某一肉眼观察下足够大的长度。
然而,复杂焊接结构疲劳寿命N的断裂力学计算同样存在以下问题:1)复杂焊接结构的疲劳裂纹扩展方向和受力状况,使得其疲劳裂纹一般为Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹叠加的复合型裂纹,存在着如何确定应力强度因子表达式的问题。
2)Paris公式给出的疲劳寿命N的表达式表明,初始疲劳裂纹长度a i(积分下限)的取值对疲劳寿命N有很大的影响,取值有赖于焊缝质量检测手段和计算者个人的经验。
3)计算中涉及到多个与经验有关的修正系数,在新的复杂结构下,如何建立各种修正系数的解析表达式。
5 疲劳试验随着试验手段的进步,在试验室内能够对复杂焊接结构整体进行大吨位疲劳试验和研究。
虽然复杂焊接结构整体模型试验存在着试验样本点偏少、试验成本较高的缺点。
但在大型疲劳试验机上,对那些关系到桥梁结构安全的复杂焊接结构进行材料、焊接工艺、几何构造和力学条件的整体真实模拟试验,可以直接对结构设计条件下的抗疲劳能力进行验证。
将模型试验与结构应力和缺口应力的有限元分析、模型热点应力和应力场的测试和分析、名义应力下的疲劳抗力评估、初始裂纹下疲劳寿命的断裂力学计算相结合,可以弥补各种手段的不足,确保设计的安全。
511 复杂焊接结构的疲劳试验原则为了使试验能揭示复杂焊接结构的疲劳特性,试验模型能真实地反映复杂焊接结构的构造特点和受力状态,模型试验与其它分析研究相结合能为设计提供依据、为检算结论提供保证,复杂焊接结构的疲劳试验应遵循以下原则:1)模型应尽量采用足尺比例进行模拟。
2)试验模型采用与实际结构相同的钢材、焊接材料。
3)试验模型按照实际结构制造工艺和焊接工艺实施。
4)模型应能反映实际结构的受力特性,模型的应力状态、残余应力分布、应力集中情况、表面条件尽可能接近原型。