焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响.
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。
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响焊缝余高是指焊接接头中焊缝两侧金属表面的高度差。
在焊接过程中，焊缝余高是不可避免的现象，它对焊接接头的疲劳强度有着重要的影响。
焊接接头在使用过程中，常常会受到交变载荷的作用，如振动、冲击等。
这些载荷会引起焊接接头产生应力集中，并且会导致焊缝处发生裂纹或疲劳断裂。
焊缝余高作为焊接接头的一个重要参数，直接影响着焊接接头的疲劳强度。
焊缝余高会导致焊接接头的应力集中。
焊缝余高会使焊接接头的表面不平整，从而使接头在受到载荷时，应力集中在焊缝处，从而增加了焊接接头的应力水平。
应力集中会导致焊接接头的应力集中系数增大，从而降低了接头的疲劳强度。
焊缝余高会导致焊接接头的应力集中系数增大。
焊缝余高会使焊缝两侧的金属表面产生不规则的凸起或凹陷，从而使焊接接头的应力集中系数增大。
应力集中系数是描述焊接接头应力集中程度的一个重要参数，它的增大会使得焊接接头的疲劳强度降低。
焊缝余高还会影响焊接接头的应力分布。
焊缝余高会使焊接接头的应力分布变得不均匀，从而导致焊接接头在受到载荷时，部分区域的应力过大，而其他区域的应力过小。
这种不均匀的应力分布会进一步降低焊接接头的疲劳强度。
针对焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响，可以采取一些措施来减小焊缝余高，从而提高焊接接头的疲劳强度。
首先，可以通过优化焊接工艺参数来减小焊缝余高，如调整焊接电流、焊接速度和焊接角度等。
其次，可以采用适当的焊接材料和填充材料，以减小焊缝余高的出现。
此外，在焊接接头设计中，也可以采用适当的接头形状和尺寸，来减小焊缝余高的影响。
焊缝余高对焊接接头的疲劳强度有着重要的影响。
焊缝余高会导致焊接接头的应力集中、应力集中系数增大和应力分布不均匀，从而降低了焊接接头的疲劳强度。
因此，在焊接接头设计和制造过程中，应该尽量减小焊缝余高的出现，以提高焊接接头的疲劳强度。
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响焊缝余高是指焊接接头表面的高度差，是焊缝两侧金属材料的垂直距离。
焊接接头的疲劳强度是指在循环加载下能够承受的应力水平。
焊缝余高对焊接接头的疲劳强度有着重要的影响，下面从几个方面进行详细分析。
首先，焊缝余高导致应力集中。
焊缝余高会导致接头表面形成突起或凹陷，这种几何形状会使压应力或拉应力在焊缝附近集中。
当接头在加载循环中受到应力时，焊缝附近的应力集中区域将成为疲劳裂纹的起始部位。
应力集中会加剧疲劳裂纹的形成和扩展，降低接头的疲劳强度。
其次，焊缝余高破坏了接头的表面质量。
焊缝余高会导致焊缝表面不平整，形成凸起或凹陷，这些缺陷会降低接头的表面质量。
焊接接头的表面质量对于其疲劳寿命有着重要的影响。
焊缝余高会导致应力集中和应力集中的变形，使接头更容易出现疲劳裂纹。
同时，焊缝余高还会增加接头的表面粗糙度，使金属表面更容易受到外界环境条件的影响，促进腐蚀和裂纹的形成，从而降低接头的疲劳强度。
其次，焊缝余高增加了接头的应力集中系数。
焊缝余高将导致接头的截面形状变化，从而增大了接头的应力集中系数。
应力集中系数是描述应力集中程度的一个参数，当应力集中系数增大时，接头的疲劳强度将降低。
焊缝余高会增加接头表面的几何形状不连续性，使得应力集中系数增大，这将加速疲劳裂纹的形成和扩展，降低接头的疲劳强度。
最后，焊缝余高会导致焊接接头的断裂形式从平面断裂向点状断裂转变。
焊接接头常常出现疲劳断裂，疲劳断裂通常为平面断裂，也即在平面上扩展的裂纹导致接头断裂。
但焊缝余高会导致焊接接头上出现点状的局部应力集中，这些局部应力集中会加速疲劳裂纹的形成和扩展，使接头的疲劳断裂形式从平面断裂转变为点状断裂，进一步降低接头的疲劳强度。
综上所述，焊缝余高对焊接接头的疲劳强度有着明显的影响。
焊缝余高会导致应力集中、破坏接头表面质量、增加应力集中系数和改变断裂形式，进而降低接头的疲劳强度。
为了提高焊接接头的疲劳强度，应严格控制焊缝余高，保证接头表面的光滑和均匀，减少应力集中的产生。
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。
浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响
（ ）夹 渣是 焊后溶 渣残 存在 焊缝 中的现象 。点状 ５ 夹渣 的危 害与气 孔相似 ，带 有尖 角的夹 渣会产 生尖端
应力 集 中 ，尖端 还会发 展为 裂纹 源 ，其 危害较 大 。 （ ）未 焊透 的危害 之一 是减 少 了焊 缝 的有效 截面 ６
关键 词 ： 应力 集 中 ；疲 劳 强 度 ； 焊接 接 头 ；焊 接 缺 陷
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｇ４ 文献 标 识 码 ：Ｂ
０ 引言
焊 接作为 一种重 要 的先 进制 造技术 在工业 生产 和 国民经 济建设 中起着 非常重要 的作 用 。经过几 十年 的 发展 ，目前 ， 接 已在 许多工 业部 门 的金属结 构 （ 焊 如建 筑钢 结构 、 船体 、 铁道 车辆 、 力容 器等 ） 压 制造 中几乎全 部取 代 了铆 接 。现代 焊接技术 正 以 日新 月异 的速度 向 前发 展 ，新 的焊接结 构和焊接 方法 不断 出现 ，焊接接 头 的类 型更 加 繁多 ，而焊接结 构 的疲劳 往往是 从焊接 接头 处产 生 。在 承受交 变动载 荷 的焊接 结构 中经常发 生 断裂事故 ， 给 国家 和企业 造成 了巨 大的经济 损失 ， 既 也 给焊接 技术 的广泛应 用蒙上 了一层 阴 影 。事 故调查 结果 表 明结 构 的疲 劳是 造成事 故 的重要原 因之 一 ，因 此 ，研究焊 接钢结 构 的疲劳 断裂性 质 ，预测其 疲劳强
２１ ０ ０年 第 ２期
浅 析 应 力集 中对 焊接 接 头疲 劳 强度 的影 响
周 瑾 ，祁 文 军 ， 薛 强
（疆 大 学 机 械 工 程 学 院 ，新 疆 乌 鲁 木 齐 新 ８００） ３ ０ ８
摘要 ： 焊接 结 构 能否 承 受 交 变 动 载 荷 主 要 是看 焊接 接 头 的疲 劳 强 度 。 应 力集 中是 造 成 焊 接 疲 劳 的一 个 重 要 因 素 ， 采 用 改善 焊缝 几 何 形 状 、 焊 接 接 头 类 型 等 措施 来 降 低 应 力 集 中可 以有 效 地 提 高 焊 接 接 头 的疲 劳 强 度 。
焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响
Ｉ
＼ 卫
（ 十字承载接 头 ｂ） 图 １ 焊缝 型式 及尺寸
１ 理论应力集 中系数计算
１ １ 焊 缝的型 式、 尺寸 及焊接 工艺参 数 对焊 接接 头和 十字 接头 的焊 缝形 状和 几 何尺寸 参数表 示分别如 图 １ａ 、图 １ｂ） 示 。 （） （ 所 除十字接 头焊缝为半 自动氩弧焊 外 ， 其余 对接接头均 采用手工钨极 氩弧焊 ， 具体焊接 工 艺 参数如 表 ｌ所 示 。 １ ２ 焊缝几何 尺寸 的测量方法及测 量结果 ． 焊 缝 几 何 尺 寸 的 测量 是 在 图 ２ 所 示 的 轴 向 疲劳 试 样 的两 个 侧 面 上 进 行 的 。 同 一 种 焊 接接 头型 式 的 同一 种加 强 高 的疲 劳试 样 是 从 同一 块 试 板 取 样 经 机 加 工 制 成 的 。 这 样 就保 证 了 同一 种 焊 接 型 式 的 同一 种加 强 高 焊缝 的 几何 尺 ． 从 同 一 条焊 缝 的 不 ｊ 是
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焊 接结构 的焊 缝部位 ， 由于存在加 强高使 截面 几何 尺寸 在该 处发生 突变 而产 生应 力集 中。应 力集 中的存 在使焊 接结 构 的疲劳 强度
ｋ ＝ ｛ ＋ ｆ（ 【 ） １ Ｃ ａ ／ （ ） １ １ ｇ（ 一 ｝ （ ）１ ９） 计 算 焊 接 接头 的 应 力 集 中系 数 。
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响
焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响焊接接头是工程中常见的连接方式之一，其质量对于工件的使用寿命和安全性具有重要影响。
焊缝余高作为焊接接头的重要参数之一，对焊接接头的疲劳强度有着显著的影响。
本文将对焊缝余高对焊接接头疲劳强度的影响进行探讨和分析。
焊缝余高是指焊接接头中焊缝的高度差。
焊缝是焊接接头的核心部分，它将两个或多个工件紧密连接在一起。
焊缝余高的大小直接影响着焊接接头的强度和稳定性。
一般来说，焊缝余高过大或过小都会对焊接接头的疲劳强度造成不利影响。
焊缝余高过大会导致焊接接头的强度不够，容易发生疲劳裂纹的产生和扩展。
焊缝余高过大会导致焊接接头在受到外力作用时，焊缝附近的应力集中，从而加剧了焊接接头的疲劳损伤。
此外，焊缝余高过大还会使焊接接头的质量不稳定，容易出现焊缝内有气孔、夹渣等缺陷，进一步降低了焊接接头的疲劳强度。
相反，焊缝余高过小也会对焊接接头的疲劳强度产生不利影响。
焊缝余高过小会导致焊接接头的强度不足，难以承受外力的作用。
此外，焊缝余高过小还容易导致焊接接头在受到外力作用时，焊缝附近的应力集中，从而加剧了焊接接头的疲劳损伤。
另外，焊缝余高过小还会导致焊接接头的质量不稳定，容易产生焊缝内有气孔、夹渣等缺陷，进一步降低了焊接接头的疲劳强度。
因此，为了提高焊接接头的疲劳强度，我们需要控制焊缝余高在合理范围内。
合理的焊缝余高应根据具体情况进行选择，一般要满足焊接接头的设计要求和使用要求。
在焊接过程中，应严格按照焊接规范和工艺要求进行操作，确保焊缝余高在允许范围内。
同时，在焊接接头设计中，也应根据实际情况合理选择焊缝形式和尺寸，以提高焊接接头的疲劳强度。
焊缝余高作为焊接接头的重要参数之一，对焊接接头的疲劳强度有着显著的影响。
焊缝余高过大或过小都会对焊接接头的疲劳强度产生不利影响。
因此，在焊接接头的设计和制造中，应合理控制焊缝余高，以提高焊接接头的疲劳强度，确保工件的使用寿命和安全性。
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
焊缝应力集中对复杂焊接构件疲劳强度的影响
能和耐久性 ， 进 而提高结构本身的整体性 。既有砌体 结构 的加固 可以大大缓解我 国在 防震减灾 和耗 能两 方面 的压力 ， 因此 ， 必 须
做好 既有砌体房屋 的抗 震加 固 ， 加 快研究 抗震 加 固的新技 术 、 新 材料的研 发与使用 。
参考文献 ：
２ ． ２ 抗 震加 固与节 能改 造一体 化
由于焊接结构在几何形状变化处产生的局部应力 比名义应力 大、 构造 复杂 ； ２ ） 焊缝尺寸长 、 相互交 错、 种类 繁多 ； ３ ） 焊缝多 由对 大得多 ， 因此疲劳裂纹首先从这些局部应力集 中处生成 。研究这些
接焊缝与角接焊缝 等组合而 成 ； ４ ） 现场施 工条 件差 ， 焊缝 检查 不 部位 的应力集中 ， 将有助于了解焊接结构的疲劳破坏性质 。 浆填缝修补 、 配筋水泥砂浆填缝修补 、 灌浆修复等措施 。 既有砌体结构 的抗震加 固是 一项长期 而艰 巨 的课 题 ， 不论是 传统抗震 加固方法 ， 还是 减震 隔震 技术 ， 或者 抗震加 固与节 能改 造一体化技术 ， 均能提 高既 有砌体 房屋 的承载 力 、 改善其 抗震 性
焊 缝 应 力 集 中 对 复 杂 焊 接 构 件 疲 劳 强 度 的 影 响
李 斌 华
（ 忻州市建 筑设计院 ， 山西 忻州 ０ ３ ４ ０ ０ ０）
摘
要： 简要介绍 了复杂焊接结构 的特点 ， 针对焊缝应 力集 中对 复杂焊接构件 疲劳强度 的影响进行 了分析 ， 从焊接接 头类型 ， 焊缝
６ ） 构件 内部 包含 多种缺 口效 应 ， 造 成该 处疲 劳 钢结构凭借其 自 重轻 、 力学性能优 良、 施 工便捷 等优 点 ， 被 很 于多 向应 力状 态 ； 强度 降低 较多 。综上 可看 出 ， 复杂焊 接结构 的整 体力 学性 能 ， 大 多要求大跨度 、 大空 间 、 快 速施 工建 设 的建 筑 形式 所采 用 ， 如： 悬 多受 到焊 接焊缝性 能 的影响 。假定 焊接 焊缝 将各构 件紧 密连 接 索 钢桥 、 艺术 球形 节点钢结构网架 、 球形 网壳 体育馆 等 ， 这 就使 得 成结构整体 ， 并无 内部 应力缺 陷 ， 这时 ， 结构 的整 体力学性 能分 析 我们对其结构性 能 和安全性 能 的分析 变得尤 为 重要 。与 过去 钢 就变 为简单的理想刚件组合结构 分析 。因此 ， 对 焊接 焊缝性能 的 结 构构件 的铆接 、 螺栓连接相 比较 ， 由于焊 接连接方 式具 有 ： 优 化 分析 ， 就成为结构整体性 能分析 的基 础。
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。