第二单元 焊接接头及焊接结构的强度
铝合金焊接接头强度 和铁焊接接头强度
铝合金焊接接头强度和铁焊接接头强度全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铝合金焊接接头强度和铁焊接接头强度在工业生产中，焊接是一种常见的连接工艺，用于连接不同材料的部件，实现结构的完整和稳固。
铝合金和铁是常用的金属材料，在焊接过程中会涉及到铝合金焊接和铁焊接。
在这两种焊接方式中，焊接接头的强度是一个关键指标，直接影响到焊接件的使用寿命和安全性。
首先来看铝合金焊接接头强度。
铝合金是一种轻质、耐腐蚀性能好的材料，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
铝合金的焊接工艺要求严格，焊接接头的强度同样受到影响。
一般来说，铝合金焊接接头的强度取决于焊接材料的选择、焊接工艺的控制和焊接缺陷的控制。
优质的焊接材料可以保证焊接接头的强度，同时合理的焊接工艺和严格的焊接质量控制也是至关重要的。
焊接接头的设计也会影响到接头的强度，合理的设计可以提高接头的承载能力。
铝合金焊接和铁焊接在接头强度方面有各自的特点和要求。
在进行焊接时，应该根据具体情况选择合适的焊接材料和工艺，严格控制焊接质量，确保焊接接头的强度符合要求。
只有这样，才能确保焊接件的使用寿命和安全性，同时提高工程的质量和可靠性。
【进一步思考】除了焊接接头的强度外，还有其他因素影响着焊接件的性能。
例如焊接缺陷、残余应力、腐蚀、热变形等。
这些因素会降低焊接件的强度和稳定性，影响其在使用中的表现。
在进行焊接时，需要综合考虑各种因素，采取合适的措施，提高焊接件的质量和可靠性。
随着科技的不断进步，焊接技术也在不断发展和改进，新的焊接工艺和材料不断涌现，为提高焊接接头的强度提供了更多的选择。
焊接工作者应不断学习新知识、更新技术，不断提高自己的技能水平，以适应不断变化的市场需求和挑战。
【文章结束】第二篇示例：铝合金和铁是常见的金属材料，它们在工业制造和建筑领域中被广泛应用。
铝合金和铁的焊接接头强度是焊接质量的重要指标，直接影响着焊接结构的性能和稳定性。
本文将对铝合金焊接接头强度和铁焊接接头强度进行系统的比较分析，探讨其特点和影响因素，为工程实践提供指导和参考。
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。
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的
对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的焊接是现代工业生产中常用的连接方式，它在建筑、车辆、船舶、中高压电力设备、化工设备、机械设备、电子设备等领域中都有广泛应用。
焊接技术是一门复杂的技术，它涉及到多种工程学科，如机械学、材料学、电子学、化学等。
焊接技术有很多不同的方法，其中最常用的方法是对接焊接。
对接焊接是将两个部件通过焊接耦合在一起，以满足特定的应用要求，它的结构紧凑、密封可靠，具有很强的强度。
因此，接头的强度是焊接质量的重要指标，只有确保接头的强度达到设计要求，才能保证焊接的质量。
焊接技术的进步，使接头的强度的计算更加精确，不仅能够准确地计算接头的强度，而且还能够根据应用要求对接头进行合理的设计和选择，从而提高接头的强度和使用寿命。
一般来说，对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的，都是基于焊接头的结构特性来计算的，无论是接头的形状或材质，都需要计算和评估结构的强度，考虑到焊件在温度和机械负荷的影响，以及对材料的处理和组合等因素，有效地确定接头的结构可靠性和安全性。
焊接强度计算一般要考虑外力和机械特性，焊接结构的强度取决于材料本身的质量和性能。
因此，在设计焊接结构时，应该仔细分析材料的强度特性，选择合适的材料，进行正确的焊接工艺对接头的结构力学进行合理的设计，在保证接头的强度的前提下，最大限度地提高焊接的效率和质量。
通常，对接焊缝的强度计算方法包括：焊接的设计及焊接技术的选择，焊接结构的计算，焊接材料的选择，焊接接头的结构分析，焊接工艺的设计，热处理技术，焊接终局检测，控制焊接缝的几何尺寸。
其中，最关键的是接头的结构分析，这是焊接强度的重要依据，因此，在计算接头的强度时，必须详细考虑焊件的形状和材质以及热处理等因素。
此外，对接焊缝的强度计算方法还包括力学计算，界面计算，热膨胀计算等。
所有的计算结果都应该符合工程设计的要求，以及国家或行业的规范，确保焊接接头的结构安全可靠。
综上所述，对接焊缝的强度计算方法和焊件强度计算方法是一样的，必须考虑各种因素，例如材料的性能、外力对接头的影响等，考虑到材料的处理和组合，才能有效地确定接头的结构强度。
焊接接头强度与韧性的计算
焊接接头强度匹配和焊缝韧性指标综述1 焊接接头的强度匹配长期以来，焊接结构的传统设计原则基本上是强度设计。
在实际的焊接结构中，焊缝与母材在强度上的配合关系有三种：焊缝强度等于母材（等强匹配），焊缝强度超出母材（超强匹配，也叫高强匹配)及焊缝强度低于母材（低强匹配).从结构的安全可靠性考虑，一般都要求焊缝强度至少与母材强度相等，即所谓“等强”设计原则。
但实际生产中，多数是按照熔敷金属强度来选择焊接材料，而熔敷金属强度并非是实际的焊缝强度。
熔敷金属不等同于焊缝金属，特别是低合金高强度钢用焊接材料,其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高出许多.所以,就会出现名义“等强”而实际“超强”的结果。
超强匹配是否一定安全可靠，认识上并不一致，并且有所质疑。
九江长江大桥设计中就限制焊缝的“超强值"不大于98MPa;美国的学者Pellini则提出〔1〕，为了达到保守的结构完整性目标，可采用在强度方面与母材相当的焊缝或比母材低137MPa的焊缝（即低强匹配）；根据日本学者佑藤邦彦等的研究结果〔2〕，低强匹配也是可行的，并已在工程上得到应用.但张玉凤等人的研究指出〔3〕，超强匹配应该是有利的。
显然，涉及焊接结构安全可靠的有关焊缝强度匹配的设计原则,还缺乏充分的理论和实践的依据，未有统一的认识。
为了确定焊接接头更合理的设计原则和为正确选用焊接材料提供依据，清华大学陈伯蠡教授等人承接了国家自然科学基金研究项目“高强钢焊缝强韧性匹配理论研究”.课题的研究内容有：490MPa级低屈强比高强钢接头的断裂强度，690~780MPa级高屈强比高强钢接头的断裂强度，无缺口焊接接头的抗拉强度,深缺口试样缺口顶端的变形行为，焊接接头的NDT试验等。
大量试验结果表明：（1）对于抗拉强度490MPa级的低屈强比高强钢，选用具备一定韧性而适当超强的焊接材料是有利的。
如果综合焊接工艺性和使用适应性等因素,选用具备一定韧性而实际“等强”的焊接材料应更为合理.该类钢焊接接头的断裂强度和断裂行为取决于焊接材料的强度和韧塑性的综合作用。
焊接接头的强度计算
侧面搭接角焊缝
斜向搭接角焊缝
点焊接头的应力分布
• 单排点焊接头的 应力分布（如图） 应力分布（如图） • 多排点焊以两端 焊点受力最大 如图） （如图）
3 焊缝的静载强度计算
焊缝接头强度计算的假设 ① 残余应力对接头强度无影响 ② 应力集中对接头强度无影响 ③ 接头的工作应力是均布的，以平均应力计 ④ 不计正面与侧面焊缝、焊缝的加强与减弱 和不同焊接规范引起的焊缝性能差异，而 用统一的计算截面和许用应力
② 单面焊的正面、侧面联合 塔接焊缝的强度公式：
P τ= = ≤ [τ ' ] α ⋅ ∑ l 0.7 K ⋅ ∑ l
P
受弯矩的搭接接头计算
2.受弯矩的搭接接头计 受弯矩的搭接接头计 算方法有三种： 分段计算法： ① 分段计算法：
τ=
M h2 0.7 K [l (h + K ) + ] 6
② 轴惯性矩计算法 最大切应力： M τ max = ⋅ y max ≤ [τ ' ] IX
h Κ T = 1 + k ⋅ sin θ r
丁字接头（十字接头）的应力分布
十字接头有熔透和未熔 透两种 ① 未熔透的十字接头， 在焊趾和焊根处有较 大的应力集中系数， 其中以焊根处为最大。 ② 熔透的十字接头有较 小的应力集中系数。
搭接接头的应力分布
正面角焊缝:把与力作用 正面角焊缝 方向垂直的焊缝 ① 焊缝根部A点、焊趾 B点应力集中严重 ② 焊趾B点的应力集中 系数随角焊缝的斜边 的夹角θ 而变 ③ 减小 θ、增大熔深焊 透根部和增大底边焊 脚长度，可使Κ T 减小
复杂截面构件接头的计算
计算复杂截面构件接头还要考虑以下几个问题： ◆ 计算复杂截面构件接头还要考虑以下几个问题 ① 计算时要先分析受载情况： 各载荷引起的应力，确定各应力的方向、性质和位置。 确定危险点，最高合成应力，（若危险点难以确定时，应 选几个高应力点计算合成应力，其中合成应力最高处为危 险点） ② 计算合成应力时，最大正应力和最大切应力虽不在同一 点上，但常以最大正应力和平均切应力计算其合成应力， 偏于安全。 ③ 粗略计算时，有时把正应力作为切应力考虑，也是偏于 安全的简化计算方法。
焊接接头及其静载强度
图 1-18
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图 1-19
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图 1-20
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图 1-21
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图 1-22
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图 1-23
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图 1-24
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图 1-25
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图 1-26
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图 1-27
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图 1-28
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图 1-29
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图 1-30
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图 1-31
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图 1-32
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图 1-33
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图 1-34
加盖板搭接接头应力不均匀程度大，添加正面角焊缝后应力分布得到 改善，但是加盖板接头还是不宜采用，尤其在承受动载的结构中疲劳 强度极低。 • 4.断续角焊缝接头的工作应力分布 • 如图1-28所示，断续角焊缝在每段短焊缝的起点和终点处都会引起 应力集中。 • 各种熔焊接头都存在不同程度的应力集中，但是并不是所有情况下 应力集中都影响强度。当材料有足够的塑性，焊缝中应力由于塑性变 形过程会均匀化，此时应力集中对静载强度没有影响。
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图 1-35
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图 1-36
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图 1-37
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表 1-1
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表 1- 1-4
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表 1-4（续）
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表 1-4（续）
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表 1-5
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表 1-6
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表 1-7
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表 1-8
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第一节 焊接接头的组成和基本形式
• (4)角接接头。角接接头多用于箱形构件上，其承载能力视其连接形 式，如图1-14所示。
• (5)端接接头。端接接头是两被焊工件重叠放置或两被焊工件之间的 夹角不大于30、在端部进行连接的接头。这种接头通常用于密封，如 图1-15所示，其中卷边接头可以分属于对接接头、角接接头和端接接 头。
焊接结构强度的基本理论
第三章焊接结构强度的基本理论焊接结构在使用中，除结构强度不够时会导致破坏外，还有其他形式的破坏，如疲劳破坏、脆性断裂等，这些破坏也是焊接结构常见破坏形式。
本章主要介绍焊接结构疲劳破坏、脆性断裂产生的原因，以及提高疲劳强度和防止脆性断裂的主要措施。
第一节焊接结构的疲劳破坏一、疲劳的定义疲劳定义为由重复应力所引起的裂纹起始和缓慢扩展而产生的结构部件的损伤，疲劳极限是指试样受“无数次”应力循环而不发生疲劳破坏的最大应力值。
在承受重复载荷结构的应力集中部位，当部件所受的公称应力低于弹性极限时，就可能产生疲劳裂纹，由于疲劳裂纹发展的最后阶段——失稳扩展（断裂）是突然发生的，没有预兆，没有明显的塑性变形，难以采取预防措施，所以疲劳裂纹对结构的安全性有很大危胁。
焊接结构在交变应力或应变作用下，也会由于裂纹引发（或）扩展而发生疲劳破坏。
疲劳破坏一般从应力集中处开始，而焊接结构的疲劳破坏又往往从焊接接头处产生。
二、影响焊接接头疲劳性能的因素焊接结构的疲劳强度,在很大程度上决定于构件中的应力集中情况,不合理的接头形式和焊接过程中产生的各种缺陷(如未焊透、咬边等)是产生应力集中的主要原因。
除此之外，焊接结构自身的一些特点，如接头性能的不均匀性，焊接残余应力等，都对焊接结构疲劳强度有影响。
1．应力集中和表面状态的影响结构上几何不连续的部位都会产生不同程度的应力集中，金属材料表面的缺口和内部的缺陷也可造成应力集中。
焊接接头本身就是一个几何不连续体，不同的接头形式和不同的焊缝形状，就有不同程度的应力集中，其中具有角焊缝的接头应力集中较为严重。
构件上缺口愈尖锐，应力集中愈严重（即应力集中系数K愈大），疲劳强度降低也愈大。
不同材料或同一材料因组织和强度不同，缺口的敏感性（或缺口效应）是不相同的。
高强度钢较低强度钢对缺口敏感，即在具有同样的缺口情况下，高强度钢的疲劳强度比低强度钢降低很多。
焊接接头中，承载焊缝的缺口效应比非承载焊缝强烈，而承载焊缝中又以垂直于焊缝轴线方向的载荷对缺口最敏感。
第二章 焊接接头组织性能及主要金属
第二章焊接接头组织性能及主要金属焊接§2-1焊接热循环一、焊接热循环的概念焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高再由高而低变化过程称为焊接热循环。
它描述的是焊接过程中热源对被焊金属的热作用。
从上图可以看出：距离焊缝不同的各点，所经历的热循环不同；各点所能达到的最高温度、加热速度和冷却速度都不一样。
二、焊接热循环主要参数⏹加热速度单位时间内温度的升高速度，影响奥氏体均质化⏹加热的最高温度离热源越近，峰值温度越高,冲击韧性越差⏹在相变温度以上的停留时间高温停留时间越长，成分扩散的越均匀，有利于奥氏体的均质化，高温停留时间太长时，晶粒长大，⏹冷却速度和冷却时间X70管线钢焊接热模拟实验加热最高温度与热影响区-20℃冲击韧性关系⏹表示：从800℃冷却到500℃的时间；⏹表示：从800℃冷却到300℃的时间；⏹表示：从峰值温度冷却到100℃时的时间。
三、多层热循环的特点⏹长段多层焊（l>1m）前道冷至100～200℃⏹短段多层焊（l=50mm～400mm）第一道冷至Ms点前长段多层焊（l>1m）热循环，短段多层热循环（a）代表1点的热循环（b）4点的热循环t B代表A3 冷至Ms的时间四、影响热循环的特点⏹1、材质：导热系数，比热容，密度⏹2、工件的尺寸、形状：（1）体积效应：体积大，冷却快（2）厚板冷却速度大于薄板（3）T形接头冷却速度大于对接接头⏹3、工艺条件：E(线能量),To（预热温度）等（1）线能量越大，峰值温度越大，高温停留时间越长（2）To对加热速度无太大影响，但明显降低冷却速度§2-2 焊缝结晶及组织一、熔池的概念：熔焊时，在高温热源的作用下，局部熔化的母材与熔化了的焊丝金属搅拌混合而形成的具有一定几何形状的液体金属便叫做焊接熔池（Weld Pool）。
熔池就相当于炼钢炉，进行着复杂冶金反应焊接熔池形状示意图二、熔池结晶的特点⏹体积小、重量轻、冷却快（10000）⏹熔池是在运动状态下结晶⏹熔池温度高、合金烧损多，柱状晶多，等轴晶少。
焊接接头和结构的疲劳强度
第6章焊接接头和结构的疲劳强度§6-1 概述一、定义结构在变动载荷下工作，虽然应力低于材料的但在较长时间工作后仍发生断裂的现象叫金属的疲劳。
疲劳断裂金属结构失效的一种主要形式，大量统计资料表明，因为疲劳而失效的金属结构约占结构的90%项目实际中的疲劳有多种表现形式：机械疲劳：完全由变动外载荷引起接触疲劳：表面间滚动接触与交变应力共同作用蠕变疲劳：高温和交变应力作用热疲劳：温度变化引起本章讨论的是具有典型意义和普遍意义的材料、焊接接头和结构的机械疲劳情况。
例如：直升飞机起落架，疲劳断裂，裂纹从应力集中很高的角接板尖端开始，断裂时飞机已起落2118次。
再如：载重汽车的纵梁的疲劳裂纹，该梁承受反复的弯曲应力，在角钢和纵梁的焊接处，因应力集中很高而产生裂纹，开裂时该车运行3万公里。
可见，疲劳断裂是在正常的工作应力作用下经较长时间后产生的，也就是说疲劳断裂的结构是在应力低于许用应力的情况下产生的，这使我们联想到结构的低应力脆断，疲劳和脆断都是在低应力作用下产生的，那么它们之间有什么相同点和不同点呢？二、疲劳和脆断的比较疲劳和脆断都是低应力情况下的破坏，那么它们之间有什么异同三、疲劳的类型根据构件所受应力的大小、应力交变频率的高低，通常可以把金属的疲劳分为2类：一类为高速疲劳它是在应力低，应力交变频率高的情况下产生的，也叫应力疲劳，即通常所说的疲劳；另一类为低周疲劳，它是在应力高，工作应力近于或高于材料的屈服强度，应力交变频率低断裂时应力交变周次少（少于102—105次）的情况下产生的疲劳，也叫应变疲劳。
1、高速疲劳（应力疲劳）：载荷小（应力小），频率高，裂纹扩展速率小。
2、低周疲劳（应变疲劳）：应力高，频率低，裂纹扩展速率大。
焊接结构的疲劳破坏大部分属于第二类：低周疲劳。
§6-2 疲劳限的常用表示方法一、变动载荷（掌握σmax、σmin、σm、σa、r概念）金属的疲劳是在变动载荷下经过一定的循环周次后出现的，所以要首先了解变动载荷的性质。
IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)
2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWS-3/3.9-7/18
（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。
结构可以承受应力循环次数取决于：公称应
力范围及特定结构构件的细节类型。具体地讲 可以解析地以下式表示 ： （用于强度低于 700Mpa的材料）
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-12/18
R
rm
rs s
下式，中以：应力Δσ范R 围---定本义规的范疲中劳给强出度的（在如给图定1应8所力示循）环。次数
3、调整残余应力场，消除接头的应力集中处 的残余压应力均可以提高接头的疲劳强度，其 方法可以分为两类：
（1）结构和元件的整体处理，包括整体退火 或超载予拉伸法；
2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWES--3T//33.9.3--71/1/829
（2）对接头部位局部处理，即在接头某部位采用 加热、辗压、局部爆炸等方法，使接头应力集中 处产生残余压应力。
3 动载焊接结构的设计
IWES--3T//33.9.3--191//2198
（二）欧洲钢结构协会（ECCS）的钢结构疲 劳设计规范
本规范为承受疲劳载荷钢结构的评估、制造、
检查和维修，提供了系统的原理和方法，该文 稿受到在相关领域工作的大多数国际组织的审 核，并已作为 “第三本欧洲规 范”“Eurocode3”钢结构设计一书第九章“疲 劳”的基本资料。
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-8/18
焊接接头强度测试标准
焊接接头强度测试标准
焊接接头是工程结构中常见的连接方式，其强度直接关系到结构的安全性和稳
定性。
因此，对焊接接头的强度进行测试是非常重要的。
本文将介绍焊接接头强度测试的标准和方法。
首先，焊接接头的强度测试应该遵循国家标准或行业标准，如GB/T 228-2002《金属材料拉伸试验方法》、GB/T 2651-2008《焊接材料拉伸试验方法》等。
这些
标准规定了焊接接头强度测试的具体步骤和要求，包括试样的制备、试验设备的选择和校准、试验过程的控制等内容。
其次，在进行焊接接头强度测试时，需要注意以下几点。
首先是试样的制备，
焊接接头试样的制备应符合标准的要求，包括试样的尺寸、形状和焊接工艺等。
其次是试验设备的选择和校准，应选择合适的拉伸试验机，并对其进行定期校准，以确保测试结果的准确性。
最后是试验过程的控制，包括加载速度、环境条件、数据记录等，这些都需要严格按照标准要求进行操作。
在进行焊接接头强度测试时，需要注意一些常见的问题。
首先是试样的制备过
程中，要确保焊接质量良好，避免焊接缺陷对测试结果的影响。
其次是试验过程中，要注意加载速度的控制，过快或过慢的加载速度都会影响测试结果的准确性。
最后是数据处理和分析，要对测试数据进行合理的处理和分析，得出准确的强度值。
总之，焊接接头强度测试是确保焊接质量和结构安全的重要手段，应该严格遵
循相关标准和方法进行操作。
只有在严格遵循标准的基础上，才能得到准确可靠的测试结果，为工程结构的设计和使用提供可靠的依据。
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。
焊接结构学-焊接接头及其静载强度
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
20
二、电弧焊接头工作应力的分布
1 、对接接头的工作应力分布 对接接头的焊缝形状产生了结 构不连续性，因而引起不同的 应力分布，在焊缝与母材的过 渡处引起应力集中，最大应力 集中部位在焊趾。 应力集中的大小与余高和过渡 区半径有关。
降低 KT 方法：打磨余高、增
L 29300 N 10 98 MPa 29 . 9 mm
取L=32mm, 即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
30
2、搭接接头的静载强度计算
联合搭接角焊缝
计算公式：
F 0 .7 K L
[ ' ]
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
⑤ 角焊缝都是在切应力的作用下破坏,按切应力计 算其强度.
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
25
⑥ 角焊缝的破断面在角焊缝截面的最小高度上, 其值等于内接三角形高.
⑦ 余高和少量的熔深对接头的强度没有影响,但 是,在采用熔深较大的埋弧焊和CO2气体保护焊 时,应给予考虑,角焊缝计算断面高度a为: a=(K+p)cos45° 当K≤8mm时,可取a等于K; 当 K>8mm时,可取p=3mm.
加过渡区半径。
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
21
2 、T型（十字）接头的工作应力
分布 T型（十字）接头有熔透和未熔透 两种。 ① 未熔透的十字接头，在焊趾和 焊根处有较大的应力集中系数，其 中以焊根处为最大。 ② 熔透的十字接头有较小的应力 集中系数。
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
强度较高，优先选用
搭接接头 — 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重， 易产生焊接缺陷。
《焊接强度计算》课件
确定焊接接头的强度 计算焊接接头的应力 确定焊接接头的变形
确定焊接接头的疲劳寿命 确定焊接接头的失效模式 确定焊接接头的优化设计
焊接强度计算公式的局限性
公式只适用于理想状态，实际焊接过程中存在各种因素影响 公式无法考虑焊接过程中的温度变化和应力分布 公式无法预测焊接过程中的裂纹和变形 公式无法考虑焊接材料的物理和化学性质对焊接强度的影响
焊接强度计算在工程实践中的应用前景
焊接强度计算在结构设计 中的应用
焊接强度计算在材料选择 和优化中的应用
焊接强度计算在焊接工艺 优化中的应用
焊接强度计算在焊接质量 控制中的应用
焊接强度计算在焊接设备 研发中的应用
焊接强度计算在焊接技术 培训中的应用
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不锈钢的焊接方法：TIG焊、 MIG焊、激光焊等
不锈钢的焊接强度计算方法： 采用有限元分析、实验测试
等方法进行计算
不锈钢的焊接强度影响因素： 材料、焊接方法、焊接参数、
焊接环境等
不锈钢的焊接强度提高方法： 优化焊接工艺、选用合适的
焊接材料等
实例三：铝及其合金的焊接强度计算
铝及其合金的物理特性
铝及其合金的焊接方法
焊接强度计算概述
焊接强度的概念
焊接强度：焊接 接头在载荷作用 下抵抗破坏的能 力
影响因素：材料、 焊接工艺、焊接 参数等
重要性：保证焊 接结构的安全性 和可靠性
计算方法：理论 计算、实验测定、 数值模拟等
焊接强度计算的意义
确保焊接结构的安全性和 可靠性
提高焊接结构的使用寿命 和性能
降低焊接结构的制造成本 和维护费用
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第二单元焊接接头及焊接结构的强度（课本习题）模块一一、填空题（将正确答案填在横线上）1．焊接接头是由、、组成的。
2．焊接接头的两个基本属性是：和。
3．影响焊接接头性能的主要因素可归纳为：和两个方面。
4．焊接接头的坡口形式可根据、、等因素进行选择。
5．焊接接头的基本形式有四种：、、、。
二、判断题（在题末括号内，对画√，错画×）1．在焊接接头的四种形式中，最好的接头形式是搭接接头。
（）2．开焊接坡口的目的是为了焊缝美观。
（）3．同样的母材，相同的板厚，开V形坡口焊接要比X形坡口变形小。
（）4．坡口形式与焊接方法的选择无关。
（）5．对接接头是最常见的焊接接头形式。
（）三、简答1．开焊接坡口的目的是什么？2．影响焊接接头性能的因素有哪些？3．选取焊接接头的不同形式时，有何原则？4．什么是对接接头？对接接头是最好的接头形式吗？模块二一、填空题（将正确答案填在横线上）1．焊缝可分为、两种基本形式。
2．焊缝代号由、组成。
3．对接焊缝的坡口形式有、、、、、等多种。
4．焊缝代号可以表示出：、、以及焊缝某些特征或其他要求。
二、简答题1．对接接头的焊缝形式如图2-17a）所示，焊缝代号标注如图2-17b）所示。
试说明其焊缝代号的含义。
2．T形接头的焊缝形式如图2-18a）所示，焊缝代呈标注如图2-18b）所示。
试说明其焊缝代号的含义。
3．角接接头的焊缝形式如图2-19a）所示，角接焊缝代号标注如图2-19b）。
试说明其焊缝代号的含义。
4．在选用不同坡口形式时，要考虑哪些因素？模块三一、判断题（在题末括号内，对画√，错画×）1．设计焊接接头时，应考虑尽量简单，焊缝填充金属也应尽量少。
（）2．不管是那种焊接接头，焊缝外形应连续、光滑，以减少应力集中。
（）3．按等强度要求，焊接接头的强度应不低于母材标准规定的抗拉强度的下限值。
（）二、简答1．焊接接头的选用原则是什么？2．什么是工作焊缝？什么是联系焊缝？3．两块厚度为20mm的钢板对接,焊缝受到50000N的切力,材料为Q235-A的钢,试设计焊缝的长度。
模块四一、填空题（将正确答案填在横线上）1．焊缝中的工艺缺陷有、、等。
2．对重要的动载结构，可采用或的措施来降低应力集中，提高接头的疲劳强度。
3．由于T形接头焊缝向母材过渡较急剧，接头中应力分布极不均匀，在和处，易产生很大的应力集中。
二、简答题1．什么是疲劳？影响钢结构疲劳强度的因素有哪些？2．简述提高钢结构疲劳强度的措施。
3．简述焊接结构脆断的特点。
4．简述防止钢结构脆断的措施。
5．什么是应力集中？应力集中产生的原因有哪些？6．如何减少T形接头的应力集中？模块五一、填空题（将正确答案填在横线上）1．应力腐蚀是在与共同作用下引起破裂。
2．产生应力腐蚀的三个条件、和。
3．引起应力腐蚀的拉应力主要来自构件的。
二、简答题1．什么是应力腐蚀？产生应力腐蚀的条件是什么？2．应力腐蚀断裂的过程分为哪几个阶段？3．提高钢结构抗应力腐蚀的能力，可以从哪些方面入手？课本习题参考答案模块一一、填空题1．焊缝金属、熔合区、热影响区；2．不均匀性、应力集中；3．力学、材质；4．焊件的厚度、工艺过程、焊接方法；5．对接接头、搭接接头、T形接头、角接接头。
二、判断题1．（×）2．（×）3．（×）4．（×）5．（√）三、简答题（略）模块二一、填空题1、对接焊缝、角焊缝；2、基本符号、指引线；3、卷边、平对接或V形、U形、X形、K形等坡口； 4、焊缝的位置、焊缝横截面形状（坡口形状）及坡口尺寸、焊缝表面形状特征等。
二、简答题（略）模块三一、简答题（略）二、判断题1、（√）2、（√）3、（√）模块四一填空题1 未熔合、未焊透、裂纹气孔、夹渣等；2 采用合理的结构形式、正确的焊缝形状和良好的焊缝内外质量；3 焊趾和焊根处。
二简答题（略）模块五一、填空题1、拉应力与腐蚀介质；2、特定成分及组织的金属、特定的环境和足够大的拉应力；3、残余应力。
二、简答题（略）第二单元焊接接头及焊接结构的强度（补充习题）一、选择题（每题四个选项，只有一个是正确的，将正确的选项号填入括号内）1．对电阻焊接头工作应力的分布，叙述不正确的是（）。
a、电焊接头的工作应力分布很不均匀，应力几种系数很高b、电焊接头中焊点主要承受切应力c、在多排电焊接头中，拉应力较大d、缝焊接头的工作应力分布要比电焊接头均匀2．关于工作焊缝和联系焊缝，叙述不正确的是（）。
a、工作焊缝一旦断裂，结构立即失效b、对于双重性焊缝，不只计算工作应力，还要考虑联系应力c、联系焊缝主要起元件间相互连接的作用d、联系焊缝平行于受力方向3．在所有的熔焊接头中，受力状态较好、应力集中程度较小的是（）。
a、对接接头b、搭接接头c、T形接头d、角接接头4．在计算焊接接头的强度时，如果力的单位是牛顿（N），面积的单位是平方毫米（mm2），则应力的单位是（）。
a、MPab、Pac、kgf/mm2d、gf/mm25．板厚分别为8mm和10mm的两块钢板对接焊，焊件宽为100mm，钢板为Q235-A，焊缝的许用应力[σt]为165 MPa，母材许用应力[σt′]为200MPa，则该焊缝能承受（）的拉力。
a、200KNb、165KNc、160KNd、132KN6．两块厚度分别为10mm和12mm的钢板对接焊，材料为Q235-A，要求焊缝能承受200KN的拉力，则焊缝长度至少为（）。
（Q235-A的许用应力[σt]为200 MPa，焊缝的许用应力[σt]为165 MPa）a、84mmb、100mmc、102mmd、122mm7．焊接接头静载强度计算时，角焊缝都是按（）计算强度。
a、压应力b、拉应力c、切应力d、弯曲应力8．已知手弧焊焊角尺寸为k，则直角等腰焊缝的计算厚度为（）。
a、1.4kb、0.7kc、0.7(k+3)d、1.4(k+3)9．如右图所示，静载平行于焊缝的T形接头，其应力最大危险点受到的应力是（）。
a、由弯矩M=PL引起的切应力τMb、由切力Q=P引起的切应力τQc、由弯矩M=PL和切力Q=P引起的切应力的合应力d、由弯矩M=PL和切力Q=P引起的正应力的合应力10．脆性断裂的形貌在宏观上为平整的断口，断口截面一般与主应力（）。
a、平行b、垂直c、成450角d、成300角11．脆性断裂在断口处（）。
a、有明显塑性变形b、无明显塑性变形c、有明显弯曲变形d、有明显扭转变形12．在焊接结构中，（）不属于影响结构发生脆性断裂的外部因素。
a、应力状态b、材料的温度c、加载速度d、材料的缺陷13．材料的脆性断裂与温度之间的关系是（）。
a、随温度降低，脆断的倾向增大b、随温度升高，脆断的倾向增大c、随温度降低，脆断的倾向减小d、脆性断裂与温度无关14．为防止和减小焊接结构的脆性断裂，应尽量采用应力集中系数小的（）。
a、对接接头b、搭接接头c、角接接头d、端接接头15．为了防止结构脆性断裂，除了考虑设计和制造工艺之外，在选材上还要考虑材料的（）。
a、强度b、断裂韧性c、硬度d、疲劳强度16．焊接结构产生的角变形对疲劳强度的影响是（）。
a、角变形对疲劳强度无影响b、角变形越大，疲劳强度越低c、角变形越小，疲劳强度越低d、角变形越大，疲劳强度越高17．为了确保焊接结构的抗疲劳性能，对需要进行疲劳评定的焊接接头，其内部夹渣不得超过咬边允许深度的（）。
a、2倍b、1倍c、0.5倍d、0.8倍18．为了提高焊接接头的疲劳强度，对于有很大内部缺陷的焊缝，一律采用（）法来清除缺陷。
a、砂轮修磨b、碳弧气刨后补焊c、钻孔d、钨极氩弧焊重熔19．为提高焊件的疲劳强度而采用热应力消除法时，是将焊件在炉内加热至600℃缓冷（）以上。
a、12hb、24hc、8hd、16h20．在焊接结构安全评定中，将焊接缺陷分为非平面缺陷和平面缺陷两大类，通常（）不属于平面缺陷。
a、裂纹b、未熔合c、咬边d、气孔21．根据构件在静载下破坏的大量现象而提出各种关于材料破坏原因的假设，被称为（）。
a、脆断准则b、强度理论c、疲劳评定d、断裂力学法22．焊接结构失效有多种类型，其中属于破坏失效并易造成灾难性后果的是（）。
a 、过量变形失效b 、断裂失效c 、表面损伤失效d 、泄露失效23．焊接结构塑性断裂的断口形状为（ ）。
a 、垂直断口b 、环状或450斜断口c 、阶梯状断口d 、参差不齐的犬牙状断口24．不属于焊接结构塑性破坏的防止措施是（ ）。
a 、相同钢号碳素钢的焊缝金属抗拉强度超过母材标准规定的上限b 、在构件截面改变的地方，设计有平滑过渡段c 、对次要焊缝的生产，像主要焊缝一样给予足够的重视d 、避免焊缝密集，并在两条焊缝间保证留有一定的间隙25．脆性断裂最典型的宏观断口可分为纤维区、放射区、剪切唇三个特征区，其中（ ）是引裂区。
a 、纤维区b 、放射区c 、放射区和剪切唇d 、剪切唇26．不利于提高焊接接头疲劳强度的措施是（ ）。
a 、减小应力集中区b 、尽可能采用对接接头c 、不开坡口地焊接十字接头d 、采用电弧整形代替机械加工以去除焊缝余高二、判断题（对的画“√”，错的画“×”）1．焊缝符号的标注没有什么原则，可随意标注。
（ ）2．焊缝符号一般是由基本符号和指引线组成。
（ ）3．在焊缝符号中标注交错对称焊缝的尺寸时，允许在基准线上只标注一次。
（ ）4．在图纸上对焊缝进行标注时，如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。
（ ）5．在焊接装配图上一般不需特别表示焊缝，只在焊缝处标注焊缝符号即可。
（ ）6．一般情况下，对接接头由于余高引起的应力集中系数不大于2。
（ ）7．单排点焊接中，焊点只受切应力。
（ ）8．电阻缝焊接头的工作应力分布要比电阻点焊接头均匀。
（ ）9．电阻焊中，点焊接头的焊点主要承受压应力。
（ ）10．在对接接头的静载强度计算中，计算厚度取两板厚的平均值。
（ ）11．若焊缝金属的许用应力与基础金属相等，则不必进行强度计算。
（ ）12．角焊缝的静载强度应按切应力计算。
（ ）13．联合搭接受拉、压的静载强度计算公式是：[]∑'≤=ττ)4.1/(L k F 。
（ ）14．不开坡口十字接头的静载强度按拉应力计算。
（ ）15．脆性断裂的主要特征之一就是断口处有金属光泽。
（ ）16．脆性断裂的断口在宏观上呈现人字形花样。
（ ）17．脆性断裂主要是在应力作用下，材料的塑性变形过程严重受阻，材料不易发生变形所造成的表面分离。
（ ）18．随着加载速度的增加，材料的屈服点降低，因而促使材料向脆性转变。
（ ）19．只要有良好的设计和制造工艺就可防止脆性断裂。
（ ）20．尽量减小结构的刚度是防止脆性断裂的主要措施之一。
（ ）三、计算或设计1．两块板厚为5mm ，宽为500mm 的钢板对接焊，两端受300kN 的拉力，材料为Q235-A 。