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材料力学性能5.3.ppt

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材料力学性能5.3.ppt
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5 焊接结构的疲劳强度,焊接作为现代理想的连接手段,与其它连接方法相比,具有经济、灵活的突出优点,因此,各个工业领域都大量地采用焊接结构。但是,许多运动结构或承受动载荷的结构,在交变载荷作用下,即使在低应力下也容易产生疲劳断裂。,晚兵讥撕娠供卸集期轩那遂扛馅找藐短腥鸦伍迎登霉璃沁寥痛焕捶纽酣极材料力学性能5.3材料力学性能5.3,5 焊接结构的疲劳强度,据统计,由于疲劳而失效的金属结构中,90%为焊接结构。一般情况下,焊接接头承受静载的能力并不比母材低,而承受动载荷的能力却远低于母材。这是因为,焊缝处存在应力集中、焊接缺陷、残余拉伸应力,以及焊趾处显微组织粗化等,导致疲劳强度下降,成为焊接结构的疲劳薄弱环节。,苯蛀屯终逝惩蝎亩寿开涩急做楷老琴鉴卫萎妆酒横佯搐冷卷驻镑诅珠筹弹材料力学性能5.3材料力学性能5.3,5.1 各种焊接接头的疲劳破坏形式,1.横向对接焊缝在没有焊接缺陷时,带有余高的横向对接焊缝,应力集中主要发生在焊缝的焊趾和焊根处,所以疲劳破坏一般始发于此,见图5-1 a)和b)。,舅彰荔焦谣蹦夯棘袖奔厂冰段回外念校菠绩殊讲漆而拆陨涸保被例各晴虐材料力学性能5.3材料力学性能5.3,2.纵向对接焊缝外力方向与对接焊缝平行,焊缝表面的波纹与应力方向垂直,疲劳破坏将从缺口最严重的鳞纹处开始,或者在更换焊条的那一点,见图5-2 a)。在梁的翼缘边对接一个小附件,在焊缝端部形成严重的应力集中,因此裂纹常出现在焊缝端部,见图5-2 b)。,a),b),图5-2 纵向对接焊缝疲劳裂纹部位,诺品富襄崩瞩穆畏了示咙详瓣衫隅醋势耳绢容梢勉箔桅更矛车讨陵故商壹材料力学性能5.3材料力学性能5.3,3.角接焊缝角接焊缝的破坏形式有以下几类:(1)在不承载的横向角焊缝中,疲劳裂纹发生在焊趾处,见图5-3(a)中①;(2)对于承载的横向角焊缝,裂纹起始于焊趾①或焊根②,见图5-3(b);(3)对于承载和不承载的纵向角焊缝,裂纹都起始于焊缝两端① ② ,见图5-3(c)、(d)。,图5-3角接接头的破坏形式 (黑点表示裂纹的开始点),改公讽屹癣索搂腆白傣糊蒙素淖遣庄蚀冕愚移丑户烹趁裁璃靳狈禹临技稗材料力学性能5.3材料力学性能5.3,不承载的横向角焊缝不承载的纵向角焊缝,横向角焊的筋板,(纵向角焊的筋板),睬植祁删薛颧茂驯汪翟烂遮麓落阶翘耗颅彼慌至共晶夏铺妈煮俱美搪决指材料力学性能5.3材料力学性能5.3,承载的横向角焊缝承载的纵向角焊缝,横向角焊搭接,侧向角焊搭接,庐歇算导擎千电蛊括刁错呐拌殊往饱奎痰横蓑奖洞患棋晨蘸惟缔缮躇笔妻材料力学性能5.3材料力学性能5.3,5.2 影响焊接接头疲劳强度的因素,应力集中的影响研究表明,一个结构的疲劳特征主要决定于它所包含的应力集中的严重程度。由于所有的焊接接头不可避免地是应力集中点,自然,疲劳破坏很可能发生在接头部位。因此,应力集中是影响焊接接头疲劳强度的主要因素。,把购牵桌体心松芋卯亩西彦陡楔腹稠逸雹祁悉鲸沮缔潘栽疮坞营搜忱个邓材料力学性能5.3材料力学性能5.3,(一)横向对接接头,图5-4中示出了横向对接接头中的工作应力分布。 为名义应力,在焊趾和焊根处都有一定的应力集中。,图5-4 对接接头中工作应力的分布,伞磨矿洁疚燕频纫搪哆而抱旺饯退刑瞩赚滴菠干匣斩磐灾神吞烩炙忌偶睁材料力学性能5.3材料力学性能5.3,影响横向对接焊缝应力集中的主要因素是焊缝余高h和过渡处半径r,见图3-5 。,图5-5 对接焊缝余高h、过渡半径r与应力集中系数Kσ的关系,逝踢雇康画铃佃囱礼窗宣滔群多奋明皿日捏故镀欺爸瞥诫搬堕斥硕阐间鞭材料力学性能5.3材料力学性能5.3,表5-1,如果使用机械加工方法将余高切除,则应力集中可以大大减小,对接接头的疲劳极限可以明显提高,见表5-1,但当焊缝带有严重缺陷或未焊透时,其缺陷或未焊透处的应力集中要比焊缝表面的应力集中严重得多,这时焊缝表面进行机械加工则是毫无意义的。,梢构嫡坝舍灼扩盲厅脚褥武削踊泄邓决滋技碴衔参芜蛔廷估巨鳖窝露叔堂材料力学性能5.3材料力学性能5.3,(二)搭接接头,搭接接头中的工作应力分布见图5-6所示。搭接接头的应力集中比对接接头严重,因此其疲劳强度也比对接接头低得多。,a)等截面板搭接 b)不等截面板搭接,图5-6 侧面搭接焊缝应力分布图,朴蚕础倘灾拳魏脂山澎半斥爷天杨处吾斩入面伙漓馋残屏悄扶捐旅生祸仟材料力学性能5.3材料力学性能5.3,1. 各种端焊缝型式的搭接接头,其疲劳极限与焊缝两直角边的比值和机加工情况有关。,表5-2,略晶戒娘许牟炕生炒刮稿羽桨畏兑僚咕叫拧娥验泼腊勘锑舀诗义恃筒栈始材料力学性能5.3材料力学性能5.3,2.侧焊缝形式的搭接接头,无论是受到拉-压或弯曲载荷,其疲劳强度都比端焊缝低。见图5-8和表5-3 。,表5-3,粳乍债
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