动载焊接结构强度及设计-断裂力学

动载焊接结结构的强度度及其设计计哈尔滨工业业大学杨建国(IWE-T/3.3)2009.03断裂裂力力学学(IWE-3.6)1概述自从焊接结结构得到广广泛应用以以来，发现现以承受动动载为主的的焊接结构构，在远没没有达到其其设计寿命命时就出现现破坏现象象，通常发发生脆性断裂和疲劳断裂两大类破坏坏事故。脆性断裂事事故的焊接接结构数量量与安全工工作的焊接接结构数量量相比虽然然是很少。。但是，由由于这种事事故具有突突发性，不不易预防的的特点，其其后果往往往是十分严严重的，甚甚至是灾难难性的，所所以引起人人们高度重重视。IWE-T/3.3-1/291概述例子：第二次世界界大战前夕夕，在比利利时的阿尔尔贝特(Albert)运河上建造造了约50座全焊接拱拱形空腹式式桁架钢桥桥。材料为为比利时9t42转炉钢。(1)其中跨度为为48.78m的长里华大大桥在-14℃时脆断。(2)1938年3月，比利时时哈瑟尔特特全焊拱形形空腹式钢钢桥在交付付使用1年后，当一一辆电车和和几个行人人通过时，，突然断裂裂为三段，，坠人阿尔尔贝特运河河。该桥跨跨度74.5m，该桥第一一条裂缝由由下弦开始始并发生巨巨响，6min后垮塌,当时桥上荷荷载很小,气温较低,为-20℃。IWE-T/3.3-1/291概述(3)跨度60.98m的亥伦脱尔尔一奥兰(Herenthals-Olen)大桥在1940年1月19日破坏，当当时的气温温为-14℃，其中有一一条裂缝长长达2.1m，宽为25mm，但此桥未未坍落，且且在开裂后后5h，当一列火火车通过时时此桥竟平平安无事。。据统计，自自1938年至1950年在比利时时共有14座大桥断裂裂，其中有有6座桥梁属负负温下冷脆脆断裂，大大部分在下下弦与桥墩墩支座的连连接处断裂裂且应力处处于极限状状态。归结结大桥断裂裂的原因主主要有四点点：应力集集中、残余余应力、低低温和冲击击韧性值αk太小。IWE-T/3.3-1/291概述国内典型例例子1995年1月8日发生在黑黑龙江省某某地的糖厂厂，该糖厂厂一台使用用了20年的直径为为24m、高16m的圆筒形糖糖蜜贮罐在在凌晨五点点左右突然然开裂，导导致4000吨糖蜜倾泻泻而出，造造成人员和和巨大经济济损失。事事故原因为为低应力脆脆断。IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/29布局焊焊缝1概述IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/291概述在工程上，，按照断裂裂前塑性变变形大小，，将断裂分分为延性断断裂（亦称称为塑性断断裂和韧性性断裂）和和脆性断裂裂两种。延延性断裂在在断裂前有有较大的塑塑性变形；；脆性断裂裂前没有或或只有少量量塑性变形形，断裂突突然发生并并快速发展展（裂纹扩扩展速率高高达1500～2000m/s）。同一材料在在不同条件件下也会出出现不同断断裂形式，，例如低碳碳钢通常认认为是塑性性很高，被被广泛应用用于各种焊焊接结构中中。但是在在一定条件件下，低碳碳钢构件也也会发生脆脆性断裂。。IWE-T/3.3-1/291概述脆性断裂根根本之原因因是材料局局部处塑性性变形能不不足所致。。大量脆断断事故研究究表明，造造成焊接脆脆断的原因因是多方面面的：主要要是材料选选用不当，，设计不合合理和制造造工艺及检检验技术不不完善等。。IWE-T/3.3-1/291概述脆性断裂的的特点为：：(1)脆脆断一般都都在应力不不高于结构构的设计应应力和没有有显著的塑塑性变形的的情况下发发生。(2)脆脆断往往从从应力集中中处开始，，即构件内内存在缺陷陷，尤其焊焊接裂缝等等。(3)脆脆断往往发发生在低温温下，厚截截面构件和和高应变速速度（即动动载作用下下）的情况况下。(4)塑性材料也也发生脆性性断裂。脆性断裂根根本之原因因是材料局局部处塑性性变形能不不足所致。。大量脆断断事故研究究表明，造造成焊接脆脆断的原因因是多方面面的：主要要是材料选选用不当，，设计不合合理和制造造工艺及检检验技术不不完善等。。IWE-T/3.3-1/291概述影响金属脆脆性断裂的的因素：同一种材料料在不同受受力条件下下，可以显显示出不同同破坏形式式。研究表表明，其最最重要的影影响因素是是温度，其其次为应力力状态、加加载速度。。这就是说在在一定的温温度、应力力状态和加加载速度下下，材料如如果是塑性性破坏，而而在另外条条件下，材材料可呈脆脆性破坏。。此外晶粒度度及其显微微组织对材材料破坏倾倾向也有很很大影响。。IWE-T/3.3-1/291概述（1）温度度的影响温度对材料料的破坏方方式影响最最大，降低低温度就可可以使破坏坏方式由塑塑性破坏转转变为脆性性破坏。这这是因为随随温度的降降低，发生生解理断裂裂的危险性性增大，材材料将出现现塑性到脆脆性断裂的的转变。塑性到脆性性断裂的转转变温度称称为材料转变温温度，此温度越越高，材料料的脆断可可能性增加加。IWE-T/3.3-1/291概述由于解理断断裂通常发发生在体心心立方和密密集六方点点阵的金属属和合金中中，只在特特殊情况下下，如应力力腐蚀条件件下，才在在面心立方方点阵的金金属中发生生，因此面面心立方点点阵的金属属（如奥氏氏不锈钢）），可以在在很低温度度下工作而而不发生脆脆性断裂。。第四章脆脆断-4/451概述（2）应力状态的的影响物体在受外外载时，在在不同的截截面上产生生不同的正正应力σ和剪切应力τ，其中必有一个个最大正应力力σmax和最大切应力力τmax。σmax和τmax及其比值与与加加载方式有关关。α称为应力状态系数数，与加载方式式和构件形状状有关。α↑的应力状态有有利塑性变形形切应力的韧韧性断裂，而而α↓则有利正应力力的脆性断裂裂。IWE-T/3.3-1/291概述力学状态图第四章脆断断-5/45正断抗力剪切屈服剪切抗力1概述单轴拉伸时，，α=1/2第四章脆断断-5/451概述在实际结构中中三轴应力可可能由三轴载载荷产生，但但更多的情况况下是由于结结构几何不连连续性引起的的。在三轴拉拉伸时，最大大应力就超出出单轴拉伸时时的屈服应力力，形成很高高的局部应力力而材料尚未未发生屈服，，结果降低了了材料塑性，，使该处材料料变脆。这说说明了为什么么脆断事故一一般都起源于于具有严重应应力集中效应应的缺口处，，而在试验中中也只有引入入这样的缺口口才能产生脆脆性行为。第四章脆断断-5/451概述（3）加载速速度的影响研究表明提高高加载速度能能促使材料脆脆性破坏，其其作用相当于于降低温度。。还应指出，在在同样加载速速度下，结构构中有缺口时时，应变速率率可呈现加倍倍的不利的影影响，因为此此时应力集中中大大降低了了材料的局部部塑性。IWE-T/3.3-1/291概述（4）材料状状态影响：1）板厚度的的影响:首首先厚板在缺缺口处容易形形成三向应力力的平面应变变状态，另外外板厚轧制次次数少，组织织疏松，内外外性能不均：：2）晶粒影响响:晶粒度度对脆性转变变温度有很大大影响，晶粒粒越细，其转转变温度降低低；3）化学成分分影响:钢钢中C、N、O、、H、S、P增加钢中的脆脆性。IWE-T/3.3-1/291概述疲劳断裂疲劳断裂是金金属结构在动动载作用下失失效的一种主主要形式，统统计资料表明明，由于疲劳劳而失效的金金属结构，约约占失效结构构的90%，，这种结构的的断裂形式与与脆性断裂形形式不一样。。疲劳断裂与脆脆性断裂相比比较：相同点：二者断裂时形形变都很小，，并都在动载载作用下断裂裂，IWE-T/3.3-1/291概述第四章脆断断-8/451概述不同点：（1）载荷：：疲劳断裂需需要多次加载载，而脆断一一般不需要多多次加载；（2）时间：：脆断是瞬时时完成的，而而疲劳裂缝的的扩展则是缓缓慢的，有时时需要长达数数年的时间。。（3）温度：：对脆断来说说，温度的影影响是极其重重要的，随着着温度的降低低，脆断的危危险性迅速增增加。但疲劳劳强度却不是是这样。（4）断口：：疲劳断裂和和脆性断裂相相比较还有不不同的断口特特征等。IWE-T/3.3-1/291概述众多焊接结构构的疲劳断裂裂事故中，可可以清楚的看看到焊接接头头的重要影响响，疲劳破坏坏一般都是从从应力集中处处开始，而焊焊接结构的疲疲劳裂缝又往往往从焊接接接头的应力集集中处产生。。高周疲劳：应力低（远远小于屈服强强度）、频率率高；低周疲劳：应力高（接近近屈服强度））、频率低。。IWE-T/3.3-1/292断裂力学及在在焊接中的应应用一、断裂力学学经典力学：常规的强度计计算方法是以以材料为基础础，把材料抽抽象为均匀、、连续和各向向同性的，未未考虑材料的的内部缺陷，，用σs、σb和安全系数n反映结构安全全可靠性，它它与破坏过程程均无直接联联系。断裂力学：为了探索缺陷陷对材料强度度的影响，研研究材料抗断断裂性能指标标，建立破坏坏条件，提出出具有缺陷构构件的强度计计算方法，研研究含有缺陷陷宏观裂纹构构件的安全性性，而建立起起断裂力学。。IWE-T/3.3-1/292断裂力学及在在焊接中的应应用（一）断裂力学学研究任务通过研究裂纹纹尖端局部区区域的应力和和变形情况，，掌握裂纹在在外载荷作用用下扩展规律律，了解带裂裂纹构件的承承载能力，从从而提出抗断断设计的方法法，保证构件件的安全工作作。研究表明，实实际结构的破破坏，不取决决于平均应力力，而取决于于缺陷邻近的的局部应力和和应力集中程程度，使结构构在低应力下下，由宏观裂裂纹源的扩展展而引起破坏坏。IWE-T/3.3-2/292断裂力学及在在焊接中的应应用裂纹的扩展可可分为稳定扩扩展（又称亚亚临界扩展））和失稳扩展展（不稳定扩扩展）：裂纹的稳定扩扩展：是裂纹在不断断接受外界能能量情况才会会扩展。疲劳劳裂纹扩展属属于此类扩展展。裂纹不稳定扩扩展：是指裂纹在不不需要外界继继续提供能量量情况下裂纹纹就扩展，低低应力脆断时时裂纹扩展属属于此种。IWE-T/3.3-2/292断裂力学及在在焊接中的应应用不稳定扩展的的主要原因：：（1)裂纹纹很尖锐，造造成高度的应应力集中；（2)裂纹纹很深，裂纹纹尖端区域造造成充分的三三向应力状态态；（3）裂纹的的扩展会释放放出大量的弹弹性应变能，，这是失稳扩扩展的基本能能源；（4））在一一定应应力水水平下下，裂裂纹尺尺寸在在一定定大小小以上上，由由于放放出能能量造造成裂裂纹扩扩展，，这尺尺寸称称为裂裂纹扩扩展的的临界界尺寸寸。小小于临临界尺尺寸裂裂纹称称亚临临界裂裂纹，，不会会自行行扩展展。IWE-T/3.3-2/292断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用（二）断断裂裂力学学研究究对象象1、线线弹弹性断断裂力力学将材料料当作作理想想线弹弹性体体来研研究断断裂机机理，，即含含有裂裂纹材材料的的应力力应变变状态态和裂裂纹扩扩展规规律。。用于于裂纹纹尖端端产生生小范范围屈屈服的的研究究，在在工程程实践践中应应用于于超高高强度度钢、、厚截截面中中强度度钢结结构，，塑性性变形形小和和对中中低强强度钢钢的结结构。。2、非非线性性断裂裂力学学用有关关弹塑塑性线线性理理论，，来分分析裂裂纹尖尖端存存在塑塑性变变形区区及其其断裂裂破坏坏机理理，用用于中中、低低强度度具有有较大大韧性性的材材料。。IWE-T/3.3-2/292断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用断裂力力学的的任务务：①宏宏观裂裂纹源源在什什么条条件下下会导导致失失稳扩扩展以以致断断裂；；②建建立立裂纹纹尺寸寸和破破坏应应力之之间的的关系系。它对焊焊接结结构安安全设设计、、合理理选材材、改改进材材质和和施工工工艺艺以及及制定定科学学的概概念标标准等等都有有重要要意义义。IWE-T/3.3-2/292断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-2/29二裂裂纹尖尖端应应力强强度因因子1、应力强强度因因子:线弹性性断裂裂力学学认为为，材材料脆脆性断断裂前前基本本上是是弹性性变形形，其其中应应力应应变关关系是是线性性关系系，在在这样样条件件下，，就可可用材材料力力学来来分析析裂纹纹扩展展的规规律。。用弹弹性力力学理理论分分析图图1所所示，，在裂裂纹尖尖端附附近任任一点点P各应力力分量量为：：r2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-2/29从上面面式中中看出出，各各应力力分量量均有有一个个共同同的因因子，它表示示裂纹纹在名名义应应力作作用下下处于于弹性性平衡衡状态态，裂裂纹尖尖端附附近应应力场场的强强弱。。它的的大小小就确确定裂裂纹尖尖端附附近各各点应应力大大小。。其应应力不不仅与与名义义应力力σ有关，，而且且与裂裂纹大大小有有关。。因此此，K1表示尖尖端附附近应应力场场强弱弱的因因子，，简称称应力力强度度因子子：Y裂纹形形状因因子，，是一一个无无量纲纲的系系数，，2a裂纹长长度。2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-3/29裂纹扩扩展方方式：：（1））张开型型：在垂垂直裂裂纹面面的拉拉应力力作用用下，，使裂裂纹张张开而而扩展展。（（最危危险，，着重重研究究）（（2））滑移型型：在平平行于于裂纹纹表面面且垂垂直于于裂纹纹前缘缘剪应应力作作用下下，使使裂纹纹滑动动而扩扩展。。（3））撕裂型型：在平平行于于裂纹纹表面面且平平行于于裂纹纹前缘缘剪应应力作作用下下，使使裂纹纹撕开开而扩扩展。。2、裂纹扩扩展形形式裂纹类类型：穿透裂裂纹、、表面面裂纹纹和内内部裂裂纹三三种。。2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-3/29张开型型是最最常见见又最最危险险，裂裂纹容容易扩扩展，，因此此通常常研究究这种种类型型低应应力脆脆断问问题2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-3/293平平面应应力和和平面面应变变（1））平面面应力力状态态:任任何何弹性性物体体在受受力产产生的的应力力和应应变都都是三三向空空间问问题，，但在在工程程实际际中有有时往往往可可以简简化为为平面面问题题，如如当σz=0,则就处处于σx、σy平面应应力状状态.应力：：应应变：：由上式式可见见平面面应力力状态态时是是三向向应变变问题题。2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-3/29（2））平面应应变状状态如果在在Z方向把把受力力物体体加以以固定定，不不能收收缩，，即εx=0，，这时就就相当当于在在Z方向加加一个个应力力σz，，此时弹弹性内内应力力应变变称为为平面面应变变状态态。应力：：应应变：：2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-4/29平面应应力与与平面面应变变相同同处:只要求求出σx,σy,σxy就可知知σz平面应应力与与平面面应变变不同同处:平面应应力状状态σz=0,相当构构件厚厚度很很小：：平面应应变状状态σz=μ(σx+σy),εz=0，相当于于构件件厚度度很大大。由此可可得出出板厚厚关系系到断断裂形形式，，随厚厚度的的增加加，其其塑性性变形形减少少，向向平面面应变变状态态发展展，容容易引引起三三向应应力的的断裂裂。2断裂裂力力学学及及在在焊焊接接中中的的应应用用IWE-T/3.3-4/294、、应力力强强度度因因子子及及其其断断裂裂判判据据KⅠ是与与应应力力大大小小正正比比，，是是反反映映了了裂裂纹纹尖尖端端应应力力强强度度的的力力学学参参数数。。当当有有裂裂纹纹的的构构件件在在外外力力作作用用逐逐渐渐增增大大，，裂裂纹纹逐逐渐渐扩扩展展时时，，裂裂纹纹尖尖端端的的应应力力强强度度因因子子KⅠ也随随之之逐逐渐渐增增加加，，当当KⅠ达到到临临界界值值，，构构件件中中的的裂裂纹纹将将产产生生突突然然的的失失稳稳扩扩张张，，这这个个应应力力强强度度因因子子KⅠ的临临界界值值，，称称为为临临界界应应力力强强度度因因子子，，它它就就是是材材料料的的断断裂裂韧韧性性。。用用KⅠc表示示。。它它反反映映了了材材料料抵抵抗抗裂裂纹纹失失稳稳扩扩展展，，即即抵抵抗抗脆脆性性断断裂裂的的能能力力，，所所以以平平面面应应变变条条件件下下的的脆脆性性断断裂裂判判据据为为KⅠ≥KⅠc2断裂裂力力学学及及在在焊焊接接中中的的应应用用IWE-T/3.3-4/29KⅠc称为为材材料料的的断断裂裂韧韧性性，，由由实实验验得得出出，，表表示示材材料料抗抗裂裂能能力力的的力力学学性性能能指指标标。。KⅠc与试试件件的的几几何何形形状状（（板板厚厚））、、受受力力情情况况、、试试验验环环境境（（温温度度））等等因因素素有有关关。。张张开开型型裂裂纹纹在在平平面面应应力力状状态态下下，，最最容容易易产产生生失失稳稳扩扩展展，，通通常常KⅠc都是是在在厚厚板板下下用用张张开开型型裂裂纹纹下下进进行行实实验验，，求求得得平平面面应应变变下下平平面面应应变变断断裂裂韧韧性性KⅠc2断裂力学学及在焊焊接中的的应用IWE-T/3.3-4/295、线弹性断断裂力学学在小塑塑性区的的应用线弹性断断裂力学学只适用用于线弹弹性体，，而实际际上金属属材料在在裂纹尖尖端区总总有少量量塑性变变形，线线弹性断断裂力学学原则上上不再适适用，但但当裂纹纹尖端塑塑性区远远较裂纹纹尺寸小小（称为为小范围围屈服））情况下下，仍可可按线弹弹性断裂裂力学的的近似地地估计出出真实性性能，而而被推广广使用。。2断裂力力学及及在焊焊接中中的应应用IWE-T/3.3-4/29三、弹弹塑性性状态态的断断裂力力学当裂纹纹尖端端的塑塑性尺尺寸达达到同同一数数量级级时，，发生生所谓谓大范范围屈屈服的的情况况（这这在中中、低低强度度材料料中是是常见见的）），裂裂纹尖尖端近近处的的应力力场已已不能能用弹弹性断断裂力力学强强度因因子描描述，，要用用弹塑塑性断断裂力力学来来解决决。目前裂纹张张开位移（（所谓COD）和形变功差差率（所谓谓J积分）来描描述大范围围屈服裂纹纹尖端的力力学状态。。2断裂力学及及在焊接中中的应用IWE-T/3.3-4/291、裂纹尖尖端张开位位移CODCOD就是材料受受载后裂纹纹尖端的张张开位移，，一般用δ表示，它是是描述裂纹纹尖端应力力场的一个个参量。当裂纹开裂裂时的临界界值δc作为材料断断裂韧性指指标。用δ≥δc作为断裂判判据来预计计材料屈服服破坏时的的工作应力力和裂纹尺尺寸的关系系。2断裂裂力力学学及及在在焊焊接接中中的的应应用用IWE-T/3.3-5/292、、J积分分：：J积分分是是采采用用围围绕绕裂裂纹纹尖尖端端任任意意回回路路的的能能量量线线积积分分，，也也就就是是用用能能量量观观点点来来讨讨论论断断裂裂判判据据，，这这样样它它就就适适用用于于裂裂纹纹尖尖端端前前有有较较大大塑塑性性区区的的材材料料断断裂裂问问题题3、断裂韧性性的测定：测定断裂韧性性的试样不同同于一般常规规机械性能的的试样，它有有两个基本特特点，其一，，试样需预制制疲劳裂纹，，其二，试样样应具有足够够的厚度，以以保证裂纹尖尖端附近处于于平面应变状状态。测定断裂韧性性试样常用的的有三点弯曲试样样和紧凑拉伸试样样状态。2断裂力学及在在焊接中的应应用IWE-T/3.3-5/292断裂力学及在在焊接中的应应用IWE-T/3.3-5/292断裂力学及在在焊接中的应应用IWE-T/3.3-1/29四、断裂力学学在脆性破坏坏问题中的应应用线弹性断裂力力学是采用K1≥K1C断裂判据来解解决断裂问题题，其程序是是：1、计算裂纹纹尖端区域的的应力强度因因子K1：根据给定的载载荷和结构形形式，查阅应应力强度因子子手册，按一一定的方法进进行行计算。2、测定材材料的断裂韧韧性K1C：采用三点弯曲曲试样或紧凑凑拉伸试样等等实验方法求求得平面应变变断裂韧性K1C。2断裂力学及在在焊接中的应应用IWE-T/3.3-1/293、应用断裂判据据K1≥K1C，求得构件上工工作应力和裂裂纹参数之间间关系，从而而可以：（1）在已知知构件上工作作应力σ下确定临界裂裂纹尺寸αc,考虑一定安全全系数nc,就可得出容许许裂纹长度，，作为质量检检验标准。（2）已知构构件上裂纹长长度α，确定临界工作作应力σc,得到容许应力力3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-5/29焊接接头和结结构的疲劳强强度3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-5/29疲劳断裂是焊焊接金属结构构失效的一种种主要形式，，它发生在承承受交变或波波动应变的构构件中，一般般说来，其最最大应力低于于材料抗拉强强度，甚至低低于材料的屈屈服点，因此此断裂往往是是无明显塑性性变形的低应应力断裂。疲劳断裂过程程的研究表明明，疲劳寿命命不是决定于于裂纹产生，，而是决定裂裂纹增大和扩扩展。从疲劳的断口口，可以看出出在疲劳核心心周围存在非非常光滑，非非常细洁，贝贝纹线不明显显的狭小区域域，从本质上上看就是疲劳劳裂纹扩展区区。下面以疲劳断断裂过程予以以说明。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-5/29一、疲劳断裂裂的过程在交变载荷的的作用下，在在构件上会产产生微观上和和宏观上都可可见的塑性形形变，这种塑塑性变形阻碍碍破断的迅速速发展，在交交变应力的作作用下会在某某些局部出产产生微观和宏宏观裂纹，这这些裂纹进一一步扩展到最最后断裂区域域。就会引起起破裂，由此此可见疲劳断断裂过程一般般有仨个阶段段所组成：（1）在应力集中处处产生初始疲疲劳裂纹源：通常把裂纹纹长到1000埃之前定定义为裂纹产产生阶段，在在焊接接头中中疲劳裂纹产产生阶段之占占整个疲劳过过程中的一个个短的时间。。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-5/29（2）疲劳裂纹稳定定扩展过程：：在这过程中,在均匀循环环应力作用下下，只要应力力值足够大，，一般每一次次应力循环将将在断裂表面面产生一道辉辉纹，即每经经过一次加载载循环，在裂裂纹尖端即经经历一次锐化化——钝化———在锐化的的过程，裂纹纹就扩展一距距离。（3）疲劳断裂：裂纹在循环载载荷作用下，，不断向前扩扩展，但扩展展至一定程度度，结构即进进入最后断裂裂阶段。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-5/29在焊接接头中中，产生疲劳劳裂纹一般要要比其他联接接型式的循环环次数少。这这是因为焊接接接头中不仅仅有应力集中（如角焊缝的的焊趾处），，而且这部位位易产生焊接接头缺陷陷，残余焊接应力力也比较高。疲劳断口从宏宏观检查来看看，由疲劳裂裂纹产生及扩扩展区，和最最后断裂区，，断裂开始点点向四周辐射射出类似贝壳壳纹的疲劳纹纹。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-6/29疲劳裂纹扩展展辉纹形成机机制由不同解解释模型，其其中塑性钝化化模型示意图图如下。未加载荷裂纹纹闭合形态；；在加载段拉应应力作用下，，裂纹张开，，裂纹尖端两两个小切口使使之向45°°滑移；拉应力大最大大值时，裂纹纹因变形使应应力集中的效效应消失，裂裂纹尖端的滑滑移带变宽，，裂纹前端钝钝化，呈半圆圆状，此时产产生新的表面面，裂纹向前前扩展；去载拉应力下下降，沿滑移移带向相反方方向滑移；加载后半周处处于压应力，，形成新表面面被压向裂纹纹平面，形成成新的切口，，结果造成新新的疲劳纹，，其间距为c，即为辉纹宽度度，该理论认认为每一次循循环加载，就就产生一道辉辉纹。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-6/29二、在焊接结结构中疲劳强强度的常用表表示法（一）基本概概念1、疲劳强度度和疲劳极限限（1）疲劳曲曲线指某一材料试试样用不同载载荷进行多次次反复加载试试验，测得不不同载荷下使使试样破坏所所需加载循环环次数所绘制制成σ-N疲劳曲线3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-6/29（2）疲劳劳强度为在某一N循环次数下破破坏应力，称称为在该N循环下的疲劳劳强度。（3）疲劳劳极限是指在N次以后其强度度不再下降达达到饱和极限限，如图所示示水平线代表表疲劳极限的的数值。3焊接接头和结结构的疲劳强强度IWE-T/3.3-6/292、应力循环特性性疲劳强度的数数值与应力循循环特性有关关，应力循环环特性主要用用下列参量表表示：平均应力(2)应力力振幅(3)应力力循环特性系系数其中σmaxσσmin应力循环内的的最大应力和和最小应力γ的变化范围为为-∞~+1由上式可见σmax=σσm+σa,σmin=σm-σσa,可以把任意载载荷看作是某某个不变的平平均应力（静静载的恒定应应力部分）和和应力振幅（（交变应力部部分）的组合合。3焊接接头