浅析应力集中对焊接接头疲劳强度影响.pdf

学兔兔 第2期 (总第159期) 机 械 工程 与 自动 化 No．2 2010年 4月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Apr． 文章编号：1672—6413(2010)02—0212—02 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 (新疆大学机械工程学院，新疆 乌鲁木齐 830008) 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。 关键词：应力集中；疲劳强度；焊接接头；焊接缺陷 中图分类号：TG44 文献标识码：B 0 引言 应力峰值部位(即产生应力集中部位)萌生，降低了焊 焊接作为一种重要的先进制造技术在工业生产和 接接头的疲劳寿命，从而使焊接缺陷对疲劳强度的影 国民经济建设中起着非常重要的作用。经过几十年的 响很大。以下简单探讨各种缺陷对疲劳强度的影响。 发展，目前，焊接已在许多工业部门的金属结构(如建 (1)裂纹被认为是最危险的焊接缺陷，是在焊接 筑钢结构、船体、铁道车辆、压力容器等)制造中几乎全 应力及其他因素的共同作用下而产生的。裂纹不仅具 部取代了铆接。现代焊接技术正以日新月异的速度向 有脆性的组织结构，而且还会引起严重的应力集中，使 前发展，新的焊接结构和焊接方法不断出现，焊接接 结构或接头的疲劳强度大幅度降低。 头的类型更加繁多，而焊接结构的疲劳往往是从焊接 (2)咬边是沿着焊趾在母材部分形成的凹陷或沟 接头处产生。在承受交变动载荷的焊接结构中经常发 槽。它减小了母材的有效截面积，降低了结构的承载 生断裂事故，既给国家和企业造成了巨大的经济损失， 能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。 也给焊接技术的广泛应用蒙上了一层阴影。事故调查 (3)焊瘤是焊缝中的液态金属流到加热不足未熔 结果表明结构的疲劳是造成事故的重要原因之一，因 化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母 此，研究焊接钢结构的疲劳断裂性质，预测其疲劳强 材熔合的金属瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易 度具有重要的意义。 导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带 l 应力集中及其对焊接接头疲劳强度的影响 来应力集中。 焊接结构在外力作用下，其接头部位会产生应力， (4)气孔是焊接时熔池中的气体未在金属凝固前 我们称之为工作应力。由于焊缝形状和焊缝布置等特 逸出而残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔减少了焊 点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，这里常用 缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强 应力集中来表示其不均匀程度。应力集中是指接头局 度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔的位置不同对接 部区域的最大应力值比平均应力值高的现象，用应力 头疲劳强度的影响也不同，表面或表层下气孔具有最 集中系数来表示。在焊接接头中产生应力集中的原因 不利的影响。 有焊缝中存在工艺缺陷、焊缝外形不合理、焊接接头 (5)夹渣是焊后溶渣残存在焊缝中的现象。点状 设计不合理等。下面就这3个方面谈谈应力集中对焊 夹渣