钢桥与组合结构桥梁设计PPT课件.pptx

文档介绍：焊接钢结构的疲劳分析
焊接钢结构的优点
焊接接头工作效能较高
接头系数＝（接头强度/母材强度）×100％
一般对焊接头：系数可达100％，
铆栓接头：系数难以达到100％
水密性和气密性好
节省钢材，减轻结构自重
比铆接、栓接结构轻10%～20%
厚度基本上不受限制
现代压力容器板厚已达300mm
构造简单，生产效率高，施工方便快速
第1页/共30页
焊接钢结构的疲劳分析
焊接钢结构的缺点
焊接钢结构的止裂性差
焊接结构如果裂纹一旦开始扩展，就难以止住；而铆接、栓接结构中裂纹扩展到孔洞边缘处会终止
焊接过程易产生气孔、裂纹、夹渣等各类缺陷
焊接结构中存有残余应力和残余变形
对材料敏感
一些高强度钢焊接时极易产生裂纹，并对缺陷敏感
第2页/共30页
疲劳破坏的过程
第3页/共30页
类似裂缝的焊接缺陷
第4页/共30页
疲劳裂纹位置和扩展方向
裂纹起始位置
结构几何形状突变、应力集中部位焊接结构的焊趾、焊缝根部、焊缝缺陷处
裂纹扩展方向
沿与主应力或正应力垂直的方向扩展
焊趾
裂纹
焊缝
裂缝
焊缝
裂纹
裂缝
第5页/共30页
影响焊接接头疲劳断裂的主要因素
1 应力集中的影响
2 焊接残余应力的影响
3 焊接缺陷的影响
4 焊接接头组织性能对疲劳强度的影响
5 尺寸的影响
6 荷载的影响
第6页/共30页
应力集中的影响
焊接结构的疲劳强度由于应力集中程度的不同而有很大的差异。焊接结构的应力集中包括焊接接头区焊趾、焊根、焊接缺陷引起的应力集中和结构截面突变造成的结构应力集中。若在结构截面突变处有焊接接头，则其中应力集中更为严重，最容易产生疲劳裂纹。
过度角及圆弧半径对对接接头疲劳强度的影响
第7页/共30页
应力集中对疲劳强度的影响可以用疲劳缺口系数来衡量。定义为无缺口试件疲劳强度σA（应力幅）与缺口试件疲劳强度σAK（应力幅）的比值，即：
应力集中对构件疲劳寿命的影响
第8页/共30页
碳钢对接接头的S-N曲线
第9页/共30页
焊接接头区存在应力集中，即所谓的缺口效应。通常可用疲劳强度降低系数γ来描述焊接接头的疲劳强度特性，即：
式中，σP为母材的疲劳强度；σPW为焊接接头疲劳强度。对于结构钢而言，焊接接头的疲劳降低系数γ与疲劳缺口系数Kf成反比，即：
因此，可用缺口效应来反映焊接接头的疲劳强度的降低程度
第10页/共30页