動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊建國(guó)(IWE-T/3.3)2009.03動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊建國(guó)(IWE-1斷裂力學(xué)

(IWE-3.6)斷裂力學(xué)(IWE-3.6)2

1概述

自從焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用以來(lái)，發(fā)現(xiàn)以承受動(dòng)載為主的焊接結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命時(shí)就出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，通常發(fā)生脆性斷裂和疲勞斷裂兩大類破壞事故。脆性斷裂事故的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量與安全工作的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量相比雖然是很少。但是，由于這種事故具有突發(fā)性，不易預(yù)防的特點(diǎn)，其后果往往是十分嚴(yán)重的，甚至是災(zāi)難性的，所以引起人們高度重視。IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/2931概述例子：第二次世界大戰(zhàn)前夕，在比利時(shí)的阿爾貝特(Albert)運(yùn)河上建造了約50座全焊接拱形空腹式桁架鋼橋。材料為比利時(shí)9t42轉(zhuǎn)爐鋼。(1)其中跨度為48.78m的長(zhǎng)里華大橋在-14℃時(shí)脆斷。(2)1938年3月，比利時(shí)哈瑟爾特全焊拱形空腹式鋼橋在交付使用1年后，當(dāng)一輛電車和幾個(gè)行人通過(guò)時(shí)，突然斷裂為三段，墜人阿爾貝特運(yùn)河。該橋跨度74.5m，該橋第一條裂縫由下弦開(kāi)始并發(fā)生巨響，6min后垮塌,當(dāng)時(shí)橋上荷載很小,氣溫較低,為-20℃。IWE-T/3.3-1/291概述例子：IWE-T/3.3-1/294

1概述(3)跨度60.98m的亥倫脫爾一奧蘭(Herenthals-Olen)大橋在1940年1月19日破壞，當(dāng)時(shí)的氣溫為-14℃，其中有一條裂縫長(zhǎng)達(dá)2.1m，寬為25mm，但此橋未坍落，且在開(kāi)裂后5h，當(dāng)一列火車通過(guò)時(shí)此橋竟平安無(wú)事。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1938年至1950年在比利時(shí)共有14座大橋斷裂，其中有6座橋梁屬負(fù)溫下冷脆斷裂，大部分在下弦與橋墩支座的連接處斷裂且應(yīng)力處于極限狀態(tài)。歸結(jié)大橋斷裂的原因主要有四點(diǎn)：應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、低溫和沖擊韌性值αk

太小。

IWE-T/3.3-1/291概述(3)跨度60.98m的亥倫脫爾一奧蘭(Her5

1概述國(guó)內(nèi)典型例子1995年1月8日發(fā)生在黑龍江省某地的糖廠，該糖廠一臺(tái)使用了20年的直徑為24m、高16m的圓筒形糖蜜貯罐在凌晨五點(diǎn)左右突然開(kāi)裂，導(dǎo)致4000噸糖蜜傾瀉而出，造成人員和巨大經(jīng)濟(jì)損失。事故原因?yàn)榈蛻?yīng)力脆斷。IWE-T/3.3-1/291概述國(guó)內(nèi)典型例子IWE-T/3.3-1/296

1概述

IWE-T/3.3-1/29布局焊縫1概述IWE-T/3.3-1/29布局7

1概述

IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/298

1概述

IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/299

1概述在工程上，按照斷裂前塑性變形大小，將斷裂分為延性斷裂（亦稱為塑性斷裂和韌性斷裂）和脆性斷裂兩種。延性斷裂在斷裂前有較大的塑性變形；脆性斷裂前沒(méi)有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展（裂紋擴(kuò)展速率高達(dá)1500～2000m/s）。同一材料在不同條件下也會(huì)出現(xiàn)不同斷裂形式，例如低碳鋼通常認(rèn)為是塑性很高，被廣泛應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)中。但是在一定條件下，低碳鋼構(gòu)件也會(huì)發(fā)生脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/291概述在工程上，按照斷裂前塑性變形大小，將斷裂分為延性10

1概述脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。IWE-T/3.3-1/291概述脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能11

1概述

脆性斷裂的特點(diǎn)為：(1)脆斷一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒(méi)有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生。(2)

脆斷往往從應(yīng)力集中處開(kāi)始，即構(gòu)件內(nèi)存在缺陷，尤其焊接裂縫等。(3)脆斷往往發(fā)生在低溫下，厚截面構(gòu)件和高應(yīng)變速度（即動(dòng)載作用下）的情況下。(4)塑性材料也發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。

IWE-T/3.3-1/291概述脆性斷裂的特點(diǎn)為：IWE-T/3.3-1/212

1概述影響金屬脆性斷裂的因素：同一種材料在不同受力條件下，可以顯示出不同破壞形式。研究表明，其最重要的影響因素是溫度，其次為應(yīng)力狀態(tài)、加載速度。這就是說(shuō)在一定的溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速度下，材料如果是塑性破壞，而在另外條件下，材料可呈脆性破壞。

此外晶粒度及其顯微組織對(duì)材料破壞傾向也有很大影響。

IWE-T/3.3-1/291概述影響金屬脆性斷裂的因素：IWE-T/3.3-1/13

1概述（1）溫度的影響溫度對(duì)材料的破壞方式影響最大，降低溫度就可以使破壞方式由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這是因?yàn)殡S溫度的降低，發(fā)生解理斷裂的危險(xiǎn)性增大，材料將出現(xiàn)塑性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變。塑性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變溫度稱為材料轉(zhuǎn)變溫度，此溫度越高，材料的脆斷可能性增加。

IWE-T/3.3-1/291概述（1）溫度的影響IWE-T/3.3-1/2914

1概述由于解理斷裂通常發(fā)生在體心立方和密集六方點(diǎn)陣的金屬和合金中，只在特殊情況下，如應(yīng)力腐蝕條件下，才在面心立方點(diǎn)陣的金屬中發(fā)生，因此面心立方點(diǎn)陣的金屬（如奧氏不銹鋼），可以在很低溫度下工作而不發(fā)生脆性斷裂。

第四章脆斷-4/451概述由于解理斷裂通常發(fā)生在體心立方和密集六方點(diǎn)陣的金15

1概述

（2）應(yīng)力狀態(tài)的影響物體在受外載時(shí)，在不同的截面上產(chǎn)生不同的正應(yīng)力σ和剪切應(yīng)力τ，其中必有一個(gè)最大正應(yīng)力σmax和最大切應(yīng)力τmax。σmax和τmax及其比值與加載方式有關(guān)。

α稱為應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)，與加載方式和構(gòu)件形狀有關(guān)。α↑的應(yīng)力狀態(tài)有利塑性變形切應(yīng)力的韌性斷裂，而α↓則有利正應(yīng)力的脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/291概述（2）應(yīng)力狀態(tài)的影響IWE-T/3.3-161概述力學(xué)狀態(tài)圖

第四章脆斷-5/45正斷抗力剪切屈服剪切抗力1概述第四章脆斷-5/45正斷抗力剪切屈服剪切抗力171概述單軸拉伸時(shí)，α=1/2第四章脆斷-5/451概述單軸拉伸時(shí)，α=1/2第四章脆斷-5/45181概述在實(shí)際結(jié)構(gòu)中三軸應(yīng)力可能由三軸載荷產(chǎn)生，但更多的情況下是由于結(jié)構(gòu)幾何不連續(xù)性引起的。在三軸拉伸時(shí)，最大應(yīng)力就超出單軸拉伸時(shí)的屈服應(yīng)力，形成很高的局部應(yīng)力而材料尚未發(fā)生屈服，結(jié)果降低了材料塑性，使該處材料變脆。這說(shuō)明了為什么脆斷事故一般都起源于具有嚴(yán)重應(yīng)力集中效應(yīng)的缺口處，而在試驗(yàn)中也只有引入這樣的缺口才能產(chǎn)生脆性行為。第四章脆斷-5/451概述在實(shí)際結(jié)構(gòu)中三軸應(yīng)力可能由三軸載荷產(chǎn)生，但更多的情19

1概述（3）加載速度的影響研究表明提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當(dāng)于降低溫度。還應(yīng)指出，在同樣加載速度下，結(jié)構(gòu)中有缺口時(shí)，應(yīng)變速率可呈現(xiàn)加倍的不利的影響，因?yàn)榇藭r(shí)應(yīng)力集中大大降低了材料的局部塑性。

IWE-T/3.3-1/291概述（3）加載速度的影響IWE-T/3.3-120

1概述（4）材料狀態(tài)影響：1）板厚度的影響:首先厚板在缺口處容易形成三向應(yīng)力的平面應(yīng)變狀態(tài)，另外板厚軋制次數(shù)少，組織疏松，內(nèi)外性能不均：2）晶粒影響:晶粒度對(duì)脆性轉(zhuǎn)變溫度有很大影響，晶粒越細(xì)，其轉(zhuǎn)變溫度降低；3）化學(xué)成分影響:鋼中C、N、O、H、S、P增加鋼中的脆性。

IWE-T/3.3-1/291概述（4）材料狀態(tài)影響：IWE-T/3.3-1/2921

1概述疲勞斷裂疲勞斷裂是金屬結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下失效的一種主要形式，統(tǒng)計(jì)資料表明，由于疲勞而失效的金屬結(jié)構(gòu)，約占失效結(jié)構(gòu)的90%，這種結(jié)構(gòu)的斷裂形式與脆性斷裂形式不一樣。

疲勞斷裂與脆性斷裂相比較：相同點(diǎn)：二者斷裂時(shí)形變都很小，并都在動(dòng)載作用下斷裂，

IWE-T/3.3-1/291概述疲勞斷裂IWE-T/3.3-1/2922

1概述

第四章脆斷-8/451概述第四章脆斷-8/4523

1概述不同點(diǎn)：（1）載荷：疲勞斷裂需要多次加載，而脆斷一般不需要多次加載；（2）時(shí)間：脆斷是瞬時(shí)完成的，而疲勞裂縫的擴(kuò)展則是緩慢的，有時(shí)需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間。（3）溫度：對(duì)脆斷來(lái)說(shuō)，溫度的影響是極其重要的，隨著溫度的降低，脆斷的危險(xiǎn)性迅速增加。但疲勞強(qiáng)度卻不是這樣。（4）斷口：疲勞斷裂和脆性斷裂相比較還有不同的斷口特征等。

IWE-T/3.3-1/291概述不同點(diǎn)：IWE-T/3.3-1/2924

1概述眾多焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂事故中，可以清楚的看到焊接接頭的重要影響，疲勞破壞一般都是從應(yīng)力集中處開(kāi)始，而焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂縫又往往從焊接接頭的應(yīng)力集中處產(chǎn)生。

高周疲勞：應(yīng)力低（遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度）、頻率高；

低周疲勞：應(yīng)力高（接近屈服強(qiáng)度）、頻率低。

IWE-T/3.3-1/291概述眾多焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂事故中，可252斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用一、斷裂力學(xué)經(jīng)典力學(xué)：常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算方法是以材料為基礎(chǔ)，把材料抽象為均勻、連續(xù)和各向同性的，未考慮材料的內(nèi)部缺陷，用σs、σb和安全系數(shù)n反映結(jié)構(gòu)安全可靠性，它與破壞過(guò)程均無(wú)直接聯(lián)系。斷裂力學(xué)：為了探索缺陷對(duì)材料強(qiáng)度的影響，研究材料抗斷裂性能指標(biāo)，建立破壞條件，提出具有缺陷構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算方法，研究含有缺陷宏觀裂紋構(gòu)件的安全性，而建立起斷裂力學(xué)。IWE-T/3.3-1/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用一、斷裂力學(xué)IWE-T/3.3-262斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（一）斷裂力學(xué)研究任務(wù)通過(guò)研究裂紋尖端局部區(qū)域的應(yīng)力和變形情況，掌握裂紋在外載荷作用下擴(kuò)展規(guī)律，了解帶裂紋構(gòu)件的承載能力，從而提出抗斷設(shè)計(jì)的方法，保證構(gòu)件的安全工作。研究表明，實(shí)際結(jié)構(gòu)的破壞，不取決于平均應(yīng)力，而取決于缺陷鄰近的局部應(yīng)力和應(yīng)力集中程度，使結(jié)構(gòu)在低應(yīng)力下，由宏觀裂紋源的擴(kuò)展而引起破壞。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（一）斷裂力學(xué)研究任務(wù)IWE-T272斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用

裂紋的擴(kuò)展可分為穩(wěn)定擴(kuò)展（又稱亞臨界擴(kuò)展）和失穩(wěn)擴(kuò)展（不穩(wěn)定擴(kuò)展）：裂紋的穩(wěn)定擴(kuò)展：是裂紋在不斷接受外界能量情況才會(huì)擴(kuò)展。疲勞裂紋擴(kuò)展屬于此類擴(kuò)展。裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展：是指裂紋在不需要外界繼續(xù)提供能量情況下裂紋就擴(kuò)展，低應(yīng)力脆斷時(shí)裂紋擴(kuò)展屬于此種。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用裂紋的擴(kuò)展可分為282斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用不穩(wěn)定擴(kuò)展的主要原因：（1)裂紋很尖銳，造成高度的應(yīng)力集中；（2)裂紋很深，裂紋尖端區(qū)域造成充分的三向應(yīng)力狀態(tài)；（3）裂紋的擴(kuò)展會(huì)釋放出大量的彈性應(yīng)變能，這是失穩(wěn)擴(kuò)展的基本能源；（4）在一定應(yīng)力水平下，裂紋尺寸在一定大小以上，由于放出能量造成裂紋擴(kuò)展，這尺寸稱為裂紋擴(kuò)展的臨界尺寸。小于臨界尺寸裂紋稱亞臨界裂紋，不會(huì)自行擴(kuò)展。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用不穩(wěn)定擴(kuò)展的主要原因：IWE-T292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（二）斷裂力學(xué)研究對(duì)象1、線彈性斷裂力學(xué)將材料當(dāng)作理想線彈性體來(lái)研究斷裂機(jī)理，即含有裂紋材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和裂紋擴(kuò)展規(guī)律。用于裂紋尖端產(chǎn)生小范圍屈服的研究，在工程實(shí)踐中應(yīng)用于超高強(qiáng)度鋼、厚截面中強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)，塑性變形小和對(duì)中低強(qiáng)度鋼的結(jié)構(gòu)。2、非線性斷裂力學(xué)用有關(guān)彈塑性線性理論，來(lái)分析裂紋尖端存在塑性變形區(qū)及其斷裂破壞機(jī)理，用于中、低強(qiáng)度具有較大韌性的材料。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（二）斷裂力學(xué)研究對(duì)象IWE-302斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用斷裂力學(xué)的任務(wù)：①宏觀裂紋源在什么條件下會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)擴(kuò)展以致斷裂；②建立裂紋尺寸和破壞應(yīng)力之間的關(guān)系。它對(duì)焊接結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)、合理選材、改進(jìn)材質(zhì)和施工工藝以及制定科學(xué)的概念標(biāo)準(zhǔn)等都有重要意義。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用斷裂力學(xué)的任務(wù)：IWE-312斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29二裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子1、應(yīng)力強(qiáng)度因子:線彈性斷裂力學(xué)認(rèn)為，材料脆性斷裂前基本上是彈性變形，其中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線性關(guān)系，在這樣條件下，就可用材料力學(xué)來(lái)分析裂紋擴(kuò)展的規(guī)律。用彈性力學(xué)理論分析圖1所示，在裂紋尖端附近任一點(diǎn)P各應(yīng)力分量為：r2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29二322斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29從上面式中看出，各應(yīng)力分量均有一個(gè)共同的因子，它表示裂紋在名義應(yīng)力作用下處于彈性平衡狀態(tài)，裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱。它的大小就確定裂紋尖端附近各點(diǎn)應(yīng)力大小。其應(yīng)力不僅與名義應(yīng)力σ有關(guān)，而且與裂紋大小有關(guān)。因此，K1表示尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱的因子，簡(jiǎn)稱應(yīng)力強(qiáng)度因子：

Y裂紋形狀因子，是一個(gè)無(wú)量綱的系數(shù)，2a裂紋長(zhǎng)度。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29332斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29裂紋擴(kuò)展方式：（1）張開(kāi)型：在垂直裂紋面的拉應(yīng)力作用下，使裂紋張開(kāi)而擴(kuò)展。（最危險(xiǎn)，著重研究）（2）滑移型：在平行于裂紋表面且垂直于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋滑動(dòng)而擴(kuò)展。（3）撕裂型：在平行于裂紋表面且平行于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋撕開(kāi)而擴(kuò)展。2、裂紋擴(kuò)展形式

裂紋類型：穿透裂紋、表面裂紋和內(nèi)部裂紋三種。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29342斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29張開(kāi)型是最常見(jiàn)又最危險(xiǎn)，裂紋容易擴(kuò)展，因此通常研究這種類型低應(yīng)力脆斷問(wèn)題

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29352斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/293平面應(yīng)力和平面應(yīng)變（1）平面應(yīng)力狀態(tài):任何彈性物體在受力產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變都是三向空間問(wèn)題，但在工程實(shí)際中有時(shí)往往可以簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，如當(dāng)σz=0,則就處于σx、σy

平面應(yīng)力狀態(tài).應(yīng)力：應(yīng)變：由上式可見(jiàn)平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí)是三向應(yīng)變問(wèn)題。

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/293362斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29

（2）平面應(yīng)變狀態(tài)如果在Z方向把受力物體加以固定，不能收縮，即εx=0，這時(shí)就相當(dāng)于在Z方向加一個(gè)應(yīng)力σz，此時(shí)彈性內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變稱為平面應(yīng)變狀態(tài)。應(yīng)力：應(yīng)變：

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29（372斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

平面應(yīng)力與平面應(yīng)變相同處:

只要求出σx,σy,σxy就可知σz

平面應(yīng)力與平面應(yīng)變不同處:

平面應(yīng)力狀態(tài)σz=0,相當(dāng)構(gòu)件厚度很?。浩矫鎽?yīng)變狀態(tài)σz=μ(σx+σy),εz=0，相當(dāng)于構(gòu)件厚度很大。由此可得出板厚關(guān)系到斷裂形式，隨厚度的增加，其塑性變形減少，向平面應(yīng)變狀態(tài)發(fā)展，容易引起三向應(yīng)力的斷裂。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29平382斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

4、應(yīng)力強(qiáng)度因子及其斷裂判據(jù)

KⅠ是與應(yīng)力大小正比，是反映了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度的力學(xué)參數(shù)。當(dāng)有裂紋的構(gòu)件在外力作用逐漸增大，裂紋逐漸擴(kuò)展時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ也隨之逐漸增加，當(dāng)KⅠ達(dá)到臨界值，構(gòu)件中的裂紋將產(chǎn)生突然的失穩(wěn)擴(kuò)張，這個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ的臨界值，稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，它就是材料的斷裂韌性。用KⅠc表示。它反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，即抵抗脆性斷裂的能力，所以平面應(yīng)變條件下的脆性斷裂判據(jù)為KⅠ≥KⅠc2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29392斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

KⅠc稱為材料的斷裂韌性，由實(shí)驗(yàn)得出，表示材料抗裂能力的力學(xué)性能指標(biāo)。

KⅠc與試件的幾何形狀（板厚）、受力情況、試驗(yàn)環(huán)境（溫度）等因素有關(guān)。張開(kāi)型裂紋在平面應(yīng)力狀態(tài)下，最容易產(chǎn)生失穩(wěn)擴(kuò)展，通常KⅠc都是在厚板下用張開(kāi)型裂紋下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，求得平面應(yīng)變下平面應(yīng)變斷裂韌性KⅠc2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29402斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/295、線彈性斷裂力學(xué)在小塑性區(qū)的應(yīng)用線彈性斷裂力學(xué)只適用于線彈性體，而實(shí)際上金屬材料在裂紋尖端區(qū)總有少量塑性變形，線彈性斷裂力學(xué)原則上不再適用，但當(dāng)裂紋尖端塑性區(qū)遠(yuǎn)較裂紋尺寸?。ǚQ為小范圍屈服）情況下，仍可按線彈性斷裂力學(xué)的近似地估計(jì)出真實(shí)性能，而被推廣使用。

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/295、412斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29三、彈塑性狀態(tài)的斷裂力學(xué)當(dāng)裂紋尖端的塑性尺寸達(dá)到同一數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生所謂大范圍屈服的情況（這在中、低強(qiáng)度材料中是常見(jiàn)的），裂紋尖端近處的應(yīng)力場(chǎng)已不能用彈性斷裂力學(xué)強(qiáng)度因子描述，要用彈塑性斷裂力學(xué)來(lái)解決。目前裂紋張開(kāi)位移（所謂COD）和形變功差率（所謂J積分）來(lái)描述大范圍屈服裂紋尖端的力學(xué)狀態(tài)。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29三、422斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/291、裂紋尖端張開(kāi)位移CODCOD就是材料受載后裂紋尖端的張開(kāi)位移，一般用δ表示，它是描述裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的一個(gè)參量。當(dāng)裂紋開(kāi)裂時(shí)的臨界值δc作為材料斷裂韌性指標(biāo)。用δ≥δc作為斷裂判據(jù)來(lái)預(yù)計(jì)材料屈服破壞時(shí)的工作應(yīng)力和裂紋尺寸的關(guān)系。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29432斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292、J積分：J積分是采用圍繞裂紋尖端任意回路的能量線積分，也就是用能量觀點(diǎn)來(lái)討論斷裂判據(jù)，這樣它就適用于裂紋尖端前有較大塑性區(qū)的材料斷裂問(wèn)題

3、斷裂韌性的測(cè)定：測(cè)定斷裂韌性的試樣不同于一般常規(guī)機(jī)械性能的試樣，它有兩個(gè)基本特點(diǎn)，其一，試樣需預(yù)制疲勞裂紋，其二，試樣應(yīng)具有足夠的厚度，以保證裂紋尖端附近處于平面應(yīng)變狀態(tài)。測(cè)定斷裂韌性試樣常用的有三點(diǎn)彎曲試樣和緊湊拉伸試樣狀態(tài)。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292、442斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/29452斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/29462斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/29四、斷裂力學(xué)在脆性破壞問(wèn)題中的應(yīng)用線彈性斷裂力學(xué)是采用K1≥K1C斷裂判據(jù)來(lái)解決斷裂問(wèn)題，其程序是：1、計(jì)算裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1：根據(jù)給定的載荷和結(jié)構(gòu)形式，查閱應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(cè)，按一定的方法進(jìn)行計(jì)算。2、測(cè)定材料的斷裂韌性K1C：采用三點(diǎn)彎曲試樣或緊湊拉伸試樣等實(shí)驗(yàn)方法求得平面應(yīng)變斷裂韌性K1C。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/29四、472斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/293、應(yīng)用斷裂判據(jù)K1≥K1C，求得構(gòu)件上工作應(yīng)力和裂紋參數(shù)之間關(guān)系，從而可以：（1）在已知構(gòu)件上工作應(yīng)力σ下確定臨界裂紋尺寸αc,考慮一定安全系數(shù)nc,就可得出容許裂紋長(zhǎng)度，作為質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。（2）已知構(gòu)件上裂紋長(zhǎng)度α，確定臨界工作應(yīng)力σc,得到容許應(yīng)力

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/293、483焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29493焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29

疲勞斷裂是焊接金屬結(jié)構(gòu)失效的一種主要形式，它發(fā)生在承受交變或波動(dòng)應(yīng)變的構(gòu)件中，一般說(shuō)來(lái)，其最大應(yīng)力低于材料抗拉強(qiáng)度，甚至低于材料的屈服點(diǎn)，因此斷裂往往是無(wú)明顯塑性變形的低應(yīng)力斷裂。疲勞斷裂過(guò)程的研究表明，疲勞壽命不是決定于裂紋產(chǎn)生，而是決定裂紋增大和擴(kuò)展。從疲勞的斷口，可以看出在疲勞核心周圍存在非常光滑，非常細(xì)潔，貝紋線不明顯的狹小區(qū)域，從本質(zhì)上看就是疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)。下面以疲勞斷裂過(guò)程予以說(shuō)明。

3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29疲503焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29一、疲勞斷裂的過(guò)程在交變載荷的作用下，在構(gòu)件上會(huì)產(chǎn)生微觀上和宏觀上都可見(jiàn)的塑性形變，這種塑性變形阻礙破斷的迅速發(fā)展，在交變應(yīng)力的作用下會(huì)在某些局部出產(chǎn)生微觀和宏觀裂紋，這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展到最后斷裂區(qū)域。就會(huì)引起破裂，由此可見(jiàn)疲勞斷裂過(guò)程一般有仨個(gè)階段所組成：（1）在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋源：通常把裂紋長(zhǎng)到1000埃之前定義為裂紋產(chǎn)生階段，在焊接接頭中疲勞裂紋產(chǎn)生階段之占整個(gè)疲勞過(guò)程中的一個(gè)短的時(shí)間。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29一、513焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29

（2）疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展過(guò)程：在這過(guò)程中,在均勻循環(huán)應(yīng)力作用下，只要應(yīng)力值足夠大，一般每一次應(yīng)力循環(huán)將在斷裂表面產(chǎn)生一道輝紋，即每經(jīng)過(guò)一次加載循環(huán)，在裂紋尖端即經(jīng)歷一次銳化——鈍化——在銳化的過(guò)程，裂紋就擴(kuò)展一距離。

（3）疲勞斷裂：裂紋在循環(huán)載荷作用下，不斷向前擴(kuò)展，但擴(kuò)展至一定程度，結(jié)構(gòu)即進(jìn)入最后斷裂階段。

3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29523焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29在焊接接頭中，產(chǎn)生疲勞裂紋一般要比其他聯(lián)接型式的循環(huán)次數(shù)少。這是因?yàn)楹附咏宇^中不僅有應(yīng)力集中（如角焊縫的焊趾處），而且這部位易產(chǎn)生焊接接頭缺陷，殘余焊接應(yīng)力也比較高。疲勞斷口從宏觀檢查來(lái)看，由疲勞裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)，和最后斷裂區(qū)，斷裂開(kāi)始點(diǎn)向四周輻射出類似貝殼紋的疲勞紋。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29在533焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29疲勞裂紋擴(kuò)展輝紋形成機(jī)制由不同解釋模型，其中塑性鈍化模型示意圖如下。未加載荷裂紋閉合形態(tài)；在加載段拉應(yīng)力作用下，裂紋張開(kāi)，裂紋尖端兩個(gè)小切口使之向45°滑移；拉應(yīng)力大最大值時(shí)，裂紋因變形使應(yīng)力集中的效應(yīng)消失，裂紋尖端的滑移帶變寬，裂紋前端鈍化，呈半圓狀，此時(shí)產(chǎn)生新的表面，裂紋向前擴(kuò)展；去載拉應(yīng)力下降，沿滑移帶向相反方向滑移；加載后半周處于壓應(yīng)力，形成新表面被壓向裂紋平面，形成新的切口，結(jié)果造成新的疲勞紋，其間距為c，即為輝紋寬度，該理論認(rèn)為每一次循環(huán)加載，就產(chǎn)生一道輝紋。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29疲勞543焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29二、在焊接結(jié)構(gòu)中疲勞強(qiáng)度的常用表示法（一）基本概念1、疲勞強(qiáng)度和疲勞極限（1）疲勞曲線指某一材料試樣用不同載荷進(jìn)行多次反復(fù)加載試驗(yàn)，測(cè)得不同載荷下使試樣破壞所需加載循環(huán)次數(shù)所繪制成σ-N疲勞曲線3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29二、553焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29（2）疲勞強(qiáng)度為在某一N循環(huán)次數(shù)下破壞應(yīng)力，稱為在該N循環(huán)下的疲勞強(qiáng)度。（3）疲勞極限是指在N次以后其強(qiáng)度不再下降達(dá)到飽和極限，如圖所示水平線代表疲勞極限的數(shù)值。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/29（2563焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/292、應(yīng)力循環(huán)特性疲勞強(qiáng)度的數(shù)值與應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)，應(yīng)力循環(huán)特性主要用下列參量表示：

平均應(yīng)力(2)應(yīng)力振幅(3)應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)其中σmaxσmin應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力

γ的變化范圍為-∞~+1由上式可見(jiàn)σmax=σm+σa,σmin=σm-σa,可以把任意載荷看作是某個(gè)不變的平均應(yīng)力（靜載的恒定應(yīng)力部分）和應(yīng)力振幅（交變應(yīng)力部分）的組合。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-6/292、573焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/293、特殊循環(huán)特性變動(dòng)載荷如圖7所示。(1)對(duì)稱交變載荷σmin=-σmax而γ=-1，其疲勞強(qiáng)度用σ-1表示。(2)脈動(dòng)載荷σmin=0而γ=0，其疲勞強(qiáng)度用σ0表示。(3)拉伸變載荷σmin和σmax均為拉應(yīng)力，但大小不等，0<γ<1，其疲勞強(qiáng)度用σγ，3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/293583焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/29(二)、疲勞強(qiáng)度的常用表示法

為了表達(dá)疲勞強(qiáng)度和循環(huán)特性之間關(guān)系，可繪出下列幾種形式的疲勞圖，從其圖中可得到各種循環(huán)特性下的疲勞強(qiáng)度，表示某種材料疲勞性能。1、σmax和γ表示的疲勞圖（如圖所示），它能直接的將σmax和γ的關(guān)系表示出來(lái)。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/29(二593焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/29

2、用σmax

和σm表示的疲勞圖如圖9所示，從該疲勞圖上可以用作圖法求出任何循環(huán)特性系數(shù)（γ）下的疲勞強(qiáng)度。自0點(diǎn)作一與水平線成α角的直線，使tgα=σmax/σm=2σmax/(σmax+σmin)=2/(1+γ)則直線與圖形上部曲線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的應(yīng)力值就是γ循環(huán)特性下的疲勞強(qiáng)度σr。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-7/292603焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/29

3、σm和σa表示的疲勞圖

曲線上各點(diǎn)疲勞強(qiáng)度σr=σa+σm?？v坐標(biāo)A交點(diǎn)為對(duì)稱循環(huán)是疲勞強(qiáng)度σ-1，橫坐標(biāo)B交點(diǎn)為靜載強(qiáng)度σb，從0作45射線與曲線交點(diǎn)C表示脈動(dòng)循環(huán)，其疲勞強(qiáng)度σ0=σa+σm=2σa=2σm

若自0點(diǎn)作α角射線與曲線相交，并使，則交點(diǎn)的σa+σm=σr，即為γ時(shí)疲勞強(qiáng)度。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/293613焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/29

4、σmax和σmin表示的疲勞圖由原點(diǎn)0出發(fā)的每條射線代表一種循環(huán)特性，如原點(diǎn)向左與橫坐標(biāo)成45的直線表示交變載荷，，它與曲線交于B點(diǎn)，為σ-1，向右與橫坐標(biāo)45的直線表示載荷r=1，它與曲線交于D點(diǎn)，為靜載強(qiáng)度σb，而縱坐標(biāo)本身又表示脈動(dòng)載荷γ=0，為σ0。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/294623焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/29圖為一組實(shí)例。該鋼種的靜載強(qiáng)度為60kgf/mm2(588MPa)，200萬(wàn)次脈動(dòng)循環(huán)的疲勞強(qiáng)度為31kgf/mm2(304MPa)，而其交變載荷r=-1的疲勞強(qiáng)度為20kgf/mm2（196MPa）。對(duì)于r=0.5時(shí)的疲勞強(qiáng)度，根據(jù)ADBC線的交點(diǎn)即可找出為42kgf/mm2等。同樣在圖上也可找到n=100萬(wàn)次的各種循環(huán)特性的疲勞強(qiáng)度值。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-8/2963動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊建國(guó)(IWE-T/3.3)2009.03動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其設(shè)計(jì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊建國(guó)(IWE-64斷裂力學(xué)

(IWE-3.6)斷裂力學(xué)(IWE-3.6)65

1概述

自從焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用以來(lái)，發(fā)現(xiàn)以承受動(dòng)載為主的焊接結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到其設(shè)計(jì)壽命時(shí)就出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，通常發(fā)生脆性斷裂和疲勞斷裂兩大類破壞事故。脆性斷裂事故的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量與安全工作的焊接結(jié)構(gòu)數(shù)量相比雖然是很少。但是，由于這種事故具有突發(fā)性，不易預(yù)防的特點(diǎn)，其后果往往是十分嚴(yán)重的，甚至是災(zāi)難性的，所以引起人們高度重視。IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/29661概述例子：第二次世界大戰(zhàn)前夕，在比利時(shí)的阿爾貝特(Albert)運(yùn)河上建造了約50座全焊接拱形空腹式桁架鋼橋。材料為比利時(shí)9t42轉(zhuǎn)爐鋼。(1)其中跨度為48.78m的長(zhǎng)里華大橋在-14℃時(shí)脆斷。(2)1938年3月，比利時(shí)哈瑟爾特全焊拱形空腹式鋼橋在交付使用1年后，當(dāng)一輛電車和幾個(gè)行人通過(guò)時(shí)，突然斷裂為三段，墜人阿爾貝特運(yùn)河。該橋跨度74.5m，該橋第一條裂縫由下弦開(kāi)始并發(fā)生巨響，6min后垮塌,當(dāng)時(shí)橋上荷載很小,氣溫較低,為-20℃。IWE-T/3.3-1/291概述例子：IWE-T/3.3-1/2967

1概述(3)跨度60.98m的亥倫脫爾一奧蘭(Herenthals-Olen)大橋在1940年1月19日破壞，當(dāng)時(shí)的氣溫為-14℃，其中有一條裂縫長(zhǎng)達(dá)2.1m，寬為25mm，但此橋未坍落，且在開(kāi)裂后5h，當(dāng)一列火車通過(guò)時(shí)此橋竟平安無(wú)事。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1938年至1950年在比利時(shí)共有14座大橋斷裂，其中有6座橋梁屬負(fù)溫下冷脆斷裂，大部分在下弦與橋墩支座的連接處斷裂且應(yīng)力處于極限狀態(tài)。歸結(jié)大橋斷裂的原因主要有四點(diǎn)：應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、低溫和沖擊韌性值αk

太小。

IWE-T/3.3-1/291概述(3)跨度60.98m的亥倫脫爾一奧蘭(Her68

1概述國(guó)內(nèi)典型例子1995年1月8日發(fā)生在黑龍江省某地的糖廠，該糖廠一臺(tái)使用了20年的直徑為24m、高16m的圓筒形糖蜜貯罐在凌晨五點(diǎn)左右突然開(kāi)裂，導(dǎo)致4000噸糖蜜傾瀉而出，造成人員和巨大經(jīng)濟(jì)損失。事故原因?yàn)榈蛻?yīng)力脆斷。IWE-T/3.3-1/291概述國(guó)內(nèi)典型例子IWE-T/3.3-1/2969

1概述

IWE-T/3.3-1/29布局焊縫1概述IWE-T/3.3-1/29布局70

1概述

IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/2971

1概述

IWE-T/3.3-1/291概述IWE-T/3.3-1/2972

1概述在工程上，按照斷裂前塑性變形大小，將斷裂分為延性斷裂（亦稱為塑性斷裂和韌性斷裂）和脆性斷裂兩種。延性斷裂在斷裂前有較大的塑性變形；脆性斷裂前沒(méi)有或只有少量塑性變形，斷裂突然發(fā)生并快速發(fā)展（裂紋擴(kuò)展速率高達(dá)1500～2000m/s）。同一材料在不同條件下也會(huì)出現(xiàn)不同斷裂形式，例如低碳鋼通常認(rèn)為是塑性很高，被廣泛應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)中。但是在一定條件下，低碳鋼構(gòu)件也會(huì)發(fā)生脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/291概述在工程上，按照斷裂前塑性變形大小，將斷裂分為延性73

1概述脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。IWE-T/3.3-1/291概述脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能74

1概述

脆性斷裂的特點(diǎn)為：(1)脆斷一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)力和沒(méi)有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生。(2)

脆斷往往從應(yīng)力集中處開(kāi)始，即構(gòu)件內(nèi)存在缺陷，尤其焊接裂縫等。(3)脆斷往往發(fā)生在低溫下，厚截面構(gòu)件和高應(yīng)變速度（即動(dòng)載作用下）的情況下。(4)塑性材料也發(fā)生脆性斷裂。脆性斷裂根本之原因是材料局部處塑性變形能不足所致。大量脆斷事故研究表明，造成焊接脆斷的原因是多方面的：主要是材料選用不當(dāng)，設(shè)計(jì)不合理和制造工藝及檢驗(yàn)技術(shù)不完善等。

IWE-T/3.3-1/291概述脆性斷裂的特點(diǎn)為：IWE-T/3.3-1/275

1概述影響金屬脆性斷裂的因素：同一種材料在不同受力條件下，可以顯示出不同破壞形式。研究表明，其最重要的影響因素是溫度，其次為應(yīng)力狀態(tài)、加載速度。這就是說(shuō)在一定的溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速度下，材料如果是塑性破壞，而在另外條件下，材料可呈脆性破壞。

此外晶粒度及其顯微組織對(duì)材料破壞傾向也有很大影響。

IWE-T/3.3-1/291概述影響金屬脆性斷裂的因素：IWE-T/3.3-1/76

1概述（1）溫度的影響溫度對(duì)材料的破壞方式影響最大，降低溫度就可以使破壞方式由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這是因?yàn)殡S溫度的降低，發(fā)生解理斷裂的危險(xiǎn)性增大，材料將出現(xiàn)塑性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變。塑性到脆性斷裂的轉(zhuǎn)變溫度稱為材料轉(zhuǎn)變溫度，此溫度越高，材料的脆斷可能性增加。

IWE-T/3.3-1/291概述（1）溫度的影響IWE-T/3.3-1/2977

1概述由于解理斷裂通常發(fā)生在體心立方和密集六方點(diǎn)陣的金屬和合金中，只在特殊情況下，如應(yīng)力腐蝕條件下，才在面心立方點(diǎn)陣的金屬中發(fā)生，因此面心立方點(diǎn)陣的金屬（如奧氏不銹鋼），可以在很低溫度下工作而不發(fā)生脆性斷裂。

第四章脆斷-4/451概述由于解理斷裂通常發(fā)生在體心立方和密集六方點(diǎn)陣的金78

1概述

（2）應(yīng)力狀態(tài)的影響物體在受外載時(shí)，在不同的截面上產(chǎn)生不同的正應(yīng)力σ和剪切應(yīng)力τ，其中必有一個(gè)最大正應(yīng)力σmax和最大切應(yīng)力τmax。σmax和τmax及其比值與加載方式有關(guān)。

α稱為應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)，與加載方式和構(gòu)件形狀有關(guān)。α↑的應(yīng)力狀態(tài)有利塑性變形切應(yīng)力的韌性斷裂，而α↓則有利正應(yīng)力的脆性斷裂。IWE-T/3.3-1/291概述（2）應(yīng)力狀態(tài)的影響IWE-T/3.3-791概述力學(xué)狀態(tài)圖

第四章脆斷-5/45正斷抗力剪切屈服剪切抗力1概述第四章脆斷-5/45正斷抗力剪切屈服剪切抗力801概述單軸拉伸時(shí)，α=1/2第四章脆斷-5/451概述單軸拉伸時(shí)，α=1/2第四章脆斷-5/45811概述在實(shí)際結(jié)構(gòu)中三軸應(yīng)力可能由三軸載荷產(chǎn)生，但更多的情況下是由于結(jié)構(gòu)幾何不連續(xù)性引起的。在三軸拉伸時(shí)，最大應(yīng)力就超出單軸拉伸時(shí)的屈服應(yīng)力，形成很高的局部應(yīng)力而材料尚未發(fā)生屈服，結(jié)果降低了材料塑性，使該處材料變脆。這說(shuō)明了為什么脆斷事故一般都起源于具有嚴(yán)重應(yīng)力集中效應(yīng)的缺口處，而在試驗(yàn)中也只有引入這樣的缺口才能產(chǎn)生脆性行為。第四章脆斷-5/451概述在實(shí)際結(jié)構(gòu)中三軸應(yīng)力可能由三軸載荷產(chǎn)生，但更多的情82

1概述（3）加載速度的影響研究表明提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當(dāng)于降低溫度。還應(yīng)指出，在同樣加載速度下，結(jié)構(gòu)中有缺口時(shí)，應(yīng)變速率可呈現(xiàn)加倍的不利的影響，因?yàn)榇藭r(shí)應(yīng)力集中大大降低了材料的局部塑性。

IWE-T/3.3-1/291概述（3）加載速度的影響IWE-T/3.3-183

1概述（4）材料狀態(tài)影響：1）板厚度的影響:首先厚板在缺口處容易形成三向應(yīng)力的平面應(yīng)變狀態(tài)，另外板厚軋制次數(shù)少，組織疏松，內(nèi)外性能不均：2）晶粒影響:晶粒度對(duì)脆性轉(zhuǎn)變溫度有很大影響，晶粒越細(xì)，其轉(zhuǎn)變溫度降低；3）化學(xué)成分影響:鋼中C、N、O、H、S、P增加鋼中的脆性。

IWE-T/3.3-1/291概述（4）材料狀態(tài)影響：IWE-T/3.3-1/2984

1概述疲勞斷裂疲勞斷裂是金屬結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下失效的一種主要形式，統(tǒng)計(jì)資料表明，由于疲勞而失效的金屬結(jié)構(gòu)，約占失效結(jié)構(gòu)的90%，這種結(jié)構(gòu)的斷裂形式與脆性斷裂形式不一樣。

疲勞斷裂與脆性斷裂相比較：相同點(diǎn)：二者斷裂時(shí)形變都很小，并都在動(dòng)載作用下斷裂，

IWE-T/3.3-1/291概述疲勞斷裂IWE-T/3.3-1/2985

1概述

第四章脆斷-8/451概述第四章脆斷-8/4586

1概述不同點(diǎn)：（1）載荷：疲勞斷裂需要多次加載，而脆斷一般不需要多次加載；（2）時(shí)間：脆斷是瞬時(shí)完成的，而疲勞裂縫的擴(kuò)展則是緩慢的，有時(shí)需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間。（3）溫度：對(duì)脆斷來(lái)說(shuō)，溫度的影響是極其重要的，隨著溫度的降低，脆斷的危險(xiǎn)性迅速增加。但疲勞強(qiáng)度卻不是這樣。（4）斷口：疲勞斷裂和脆性斷裂相比較還有不同的斷口特征等。

IWE-T/3.3-1/291概述不同點(diǎn)：IWE-T/3.3-1/2987

1概述眾多焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂事故中，可以清楚的看到焊接接頭的重要影響，疲勞破壞一般都是從應(yīng)力集中處開(kāi)始，而焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂縫又往往從焊接接頭的應(yīng)力集中處產(chǎn)生。

高周疲勞：應(yīng)力低（遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度）、頻率高；

低周疲勞：應(yīng)力高（接近屈服強(qiáng)度）、頻率低。

IWE-T/3.3-1/291概述眾多焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂事故中，可882斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用一、斷裂力學(xué)經(jīng)典力學(xué)：常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算方法是以材料為基礎(chǔ)，把材料抽象為均勻、連續(xù)和各向同性的，未考慮材料的內(nèi)部缺陷，用σs、σb和安全系數(shù)n反映結(jié)構(gòu)安全可靠性，它與破壞過(guò)程均無(wú)直接聯(lián)系。斷裂力學(xué)：為了探索缺陷對(duì)材料強(qiáng)度的影響，研究材料抗斷裂性能指標(biāo)，建立破壞條件，提出具有缺陷構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算方法，研究含有缺陷宏觀裂紋構(gòu)件的安全性，而建立起斷裂力學(xué)。IWE-T/3.3-1/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用一、斷裂力學(xué)IWE-T/3.3-892斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（一）斷裂力學(xué)研究任務(wù)通過(guò)研究裂紋尖端局部區(qū)域的應(yīng)力和變形情況，掌握裂紋在外載荷作用下擴(kuò)展規(guī)律，了解帶裂紋構(gòu)件的承載能力，從而提出抗斷設(shè)計(jì)的方法，保證構(gòu)件的安全工作。研究表明，實(shí)際結(jié)構(gòu)的破壞，不取決于平均應(yīng)力，而取決于缺陷鄰近的局部應(yīng)力和應(yīng)力集中程度，使結(jié)構(gòu)在低應(yīng)力下，由宏觀裂紋源的擴(kuò)展而引起破壞。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（一）斷裂力學(xué)研究任務(wù)IWE-T902斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用

裂紋的擴(kuò)展可分為穩(wěn)定擴(kuò)展（又稱亞臨界擴(kuò)展）和失穩(wěn)擴(kuò)展（不穩(wěn)定擴(kuò)展）：裂紋的穩(wěn)定擴(kuò)展：是裂紋在不斷接受外界能量情況才會(huì)擴(kuò)展。疲勞裂紋擴(kuò)展屬于此類擴(kuò)展。裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展：是指裂紋在不需要外界繼續(xù)提供能量情況下裂紋就擴(kuò)展，低應(yīng)力脆斷時(shí)裂紋擴(kuò)展屬于此種。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用裂紋的擴(kuò)展可分為912斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用不穩(wěn)定擴(kuò)展的主要原因：（1)裂紋很尖銳，造成高度的應(yīng)力集中；（2)裂紋很深，裂紋尖端區(qū)域造成充分的三向應(yīng)力狀態(tài)；（3）裂紋的擴(kuò)展會(huì)釋放出大量的彈性應(yīng)變能，這是失穩(wěn)擴(kuò)展的基本能源；（4）在一定應(yīng)力水平下，裂紋尺寸在一定大小以上，由于放出能量造成裂紋擴(kuò)展，這尺寸稱為裂紋擴(kuò)展的臨界尺寸。小于臨界尺寸裂紋稱亞臨界裂紋，不會(huì)自行擴(kuò)展。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用不穩(wěn)定擴(kuò)展的主要原因：IWE-T922斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（二）斷裂力學(xué)研究對(duì)象1、線彈性斷裂力學(xué)將材料當(dāng)作理想線彈性體來(lái)研究斷裂機(jī)理，即含有裂紋材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和裂紋擴(kuò)展規(guī)律。用于裂紋尖端產(chǎn)生小范圍屈服的研究，在工程實(shí)踐中應(yīng)用于超高強(qiáng)度鋼、厚截面中強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)，塑性變形小和對(duì)中低強(qiáng)度鋼的結(jié)構(gòu)。2、非線性斷裂力學(xué)用有關(guān)彈塑性線性理論，來(lái)分析裂紋尖端存在塑性變形區(qū)及其斷裂破壞機(jī)理，用于中、低強(qiáng)度具有較大韌性的材料。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用（二）斷裂力學(xué)研究對(duì)象IWE-932斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用斷裂力學(xué)的任務(wù)：①宏觀裂紋源在什么條件下會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)擴(kuò)展以致斷裂；②建立裂紋尺寸和破壞應(yīng)力之間的關(guān)系。它對(duì)焊接結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)、合理選材、改進(jìn)材質(zhì)和施工工藝以及制定科學(xué)的概念標(biāo)準(zhǔn)等都有重要意義。IWE-T/3.3-2/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用斷裂力學(xué)的任務(wù)：IWE-942斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29二裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子1、應(yīng)力強(qiáng)度因子:線彈性斷裂力學(xué)認(rèn)為，材料脆性斷裂前基本上是彈性變形，其中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是線性關(guān)系，在這樣條件下，就可用材料力學(xué)來(lái)分析裂紋擴(kuò)展的規(guī)律。用彈性力學(xué)理論分析圖1所示，在裂紋尖端附近任一點(diǎn)P各應(yīng)力分量為：r2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29二952斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29從上面式中看出，各應(yīng)力分量均有一個(gè)共同的因子，它表示裂紋在名義應(yīng)力作用下處于彈性平衡狀態(tài)，裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱。它的大小就確定裂紋尖端附近各點(diǎn)應(yīng)力大小。其應(yīng)力不僅與名義應(yīng)力σ有關(guān)，而且與裂紋大小有關(guān)。因此，K1表示尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱的因子，簡(jiǎn)稱應(yīng)力強(qiáng)度因子：

Y裂紋形狀因子，是一個(gè)無(wú)量綱的系數(shù)，2a裂紋長(zhǎng)度。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-2/29962斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29裂紋擴(kuò)展方式：（1）張開(kāi)型：在垂直裂紋面的拉應(yīng)力作用下，使裂紋張開(kāi)而擴(kuò)展。（最危險(xiǎn)，著重研究）（2）滑移型：在平行于裂紋表面且垂直于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋滑動(dòng)而擴(kuò)展。（3）撕裂型：在平行于裂紋表面且平行于裂紋前緣剪應(yīng)力作用下，使裂紋撕開(kāi)而擴(kuò)展。2、裂紋擴(kuò)展形式

裂紋類型：穿透裂紋、表面裂紋和內(nèi)部裂紋三種。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29972斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29張開(kāi)型是最常見(jiàn)又最危險(xiǎn)，裂紋容易擴(kuò)展，因此通常研究這種類型低應(yīng)力脆斷問(wèn)題

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29982斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/293平面應(yīng)力和平面應(yīng)變（1）平面應(yīng)力狀態(tài):任何彈性物體在受力產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變都是三向空間問(wèn)題，但在工程實(shí)際中有時(shí)往往可以簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，如當(dāng)σz=0,則就處于σx、σy

平面應(yīng)力狀態(tài).應(yīng)力：應(yīng)變：由上式可見(jiàn)平面應(yīng)力狀態(tài)時(shí)是三向應(yīng)變問(wèn)題。

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/293992斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29

（2）平面應(yīng)變狀態(tài)如果在Z方向把受力物體加以固定，不能收縮，即εx=0，這時(shí)就相當(dāng)于在Z方向加一個(gè)應(yīng)力σz，此時(shí)彈性內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變稱為平面應(yīng)變狀態(tài)。應(yīng)力：應(yīng)變：

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-3/29（1002斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

平面應(yīng)力與平面應(yīng)變相同處:

只要求出σx,σy,σxy就可知σz

平面應(yīng)力與平面應(yīng)變不同處:

平面應(yīng)力狀態(tài)σz=0,相當(dāng)構(gòu)件厚度很?。浩矫鎽?yīng)變狀態(tài)σz=μ(σx+σy),εz=0，相當(dāng)于構(gòu)件厚度很大。由此可得出板厚關(guān)系到斷裂形式，隨厚度的增加，其塑性變形減少，向平面應(yīng)變狀態(tài)發(fā)展，容易引起三向應(yīng)力的斷裂。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29平1012斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

4、應(yīng)力強(qiáng)度因子及其斷裂判據(jù)

KⅠ是與應(yīng)力大小正比，是反映了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度的力學(xué)參數(shù)。當(dāng)有裂紋的構(gòu)件在外力作用逐漸增大，裂紋逐漸擴(kuò)展時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ也隨之逐漸增加，當(dāng)KⅠ達(dá)到臨界值，構(gòu)件中的裂紋將產(chǎn)生突然的失穩(wěn)擴(kuò)張，這個(gè)應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ的臨界值，稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，它就是材料的斷裂韌性。用KⅠc表示。它反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，即抵抗脆性斷裂的能力，所以平面應(yīng)變條件下的脆性斷裂判據(jù)為KⅠ≥KⅠc2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/291022斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29

KⅠc稱為材料的斷裂韌性，由實(shí)驗(yàn)得出，表示材料抗裂能力的力學(xué)性能指標(biāo)。

KⅠc與試件的幾何形狀（板厚）、受力情況、試驗(yàn)環(huán)境（溫度）等因素有關(guān)。張開(kāi)型裂紋在平面應(yīng)力狀態(tài)下，最容易產(chǎn)生失穩(wěn)擴(kuò)展，通常KⅠc都是在厚板下用張開(kāi)型裂紋下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，求得平面應(yīng)變下平面應(yīng)變斷裂韌性KⅠc2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/291032斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/295、線彈性斷裂力學(xué)在小塑性區(qū)的應(yīng)用線彈性斷裂力學(xué)只適用于線彈性體，而實(shí)際上金屬材料在裂紋尖端區(qū)總有少量塑性變形，線彈性斷裂力學(xué)原則上不再適用，但當(dāng)裂紋尖端塑性區(qū)遠(yuǎn)較裂紋尺寸?。ǚQ為小范圍屈服）情況下，仍可按線彈性斷裂力學(xué)的近似地估計(jì)出真實(shí)性能，而被推廣使用。

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/295、1042斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29三、彈塑性狀態(tài)的斷裂力學(xué)當(dāng)裂紋尖端的塑性尺寸達(dá)到同一數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生所謂大范圍屈服的情況（這在中、低強(qiáng)度材料中是常見(jiàn)的），裂紋尖端近處的應(yīng)力場(chǎng)已不能用彈性斷裂力學(xué)強(qiáng)度因子描述，要用彈塑性斷裂力學(xué)來(lái)解決。目前裂紋張開(kāi)位移（所謂COD）和形變功差率（所謂J積分）來(lái)描述大范圍屈服裂紋尖端的力學(xué)狀態(tài)。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/29三、1052斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/291、裂紋尖端張開(kāi)位移CODCOD就是材料受載后裂紋尖端的張開(kāi)位移，一般用δ表示，它是描述裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的一個(gè)參量。當(dāng)裂紋開(kāi)裂時(shí)的臨界值δc作為材料斷裂韌性指標(biāo)。用δ≥δc作為斷裂判據(jù)來(lái)預(yù)計(jì)材料屈服破壞時(shí)的工作應(yīng)力和裂紋尺寸的關(guān)系。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-4/291062斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292、J積分：J積分是采用圍繞裂紋尖端任意回路的能量線積分，也就是用能量觀點(diǎn)來(lái)討論斷裂判據(jù)，這樣它就適用于裂紋尖端前有較大塑性區(qū)的材料斷裂問(wèn)題

3、斷裂韌性的測(cè)定：測(cè)定斷裂韌性的試樣不同于一般常規(guī)機(jī)械性能的試樣，它有兩個(gè)基本特點(diǎn)，其一，試樣需預(yù)制疲勞裂紋，其二，試樣應(yīng)具有足夠的厚度，以保證裂紋尖端附近處于平面應(yīng)變狀態(tài)。測(cè)定斷裂韌性試樣常用的有三點(diǎn)彎曲試樣和緊湊拉伸試樣狀態(tài)。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292、1072斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/291082斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/292斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-5/291092斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/29四、斷裂力學(xué)在脆性破壞問(wèn)題中的應(yīng)用線彈性斷裂力學(xué)是采用K1≥K1C斷裂判據(jù)來(lái)解決斷裂問(wèn)題，其程序是：1、計(jì)算裂紋尖端區(qū)域的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1：根據(jù)給定的載荷和結(jié)構(gòu)形式，查閱應(yīng)力強(qiáng)度因子手冊(cè)，按一定的方法進(jìn)行計(jì)算。2、測(cè)定材料的斷裂韌性K1C：采用三點(diǎn)彎曲試樣或緊湊拉伸試樣等實(shí)驗(yàn)方法求得平面應(yīng)變斷裂韌性K1C。2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/29四、1102斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/293、應(yīng)用斷裂判據(jù)K1≥K1C，求得構(gòu)件上工作應(yīng)力和裂紋參數(shù)之間關(guān)系，從而可以：（1）在已知構(gòu)件上工作應(yīng)力σ下確定臨界裂紋尺寸αc,考慮一定安全系數(shù)nc,就可得出容許裂紋長(zhǎng)度，作為質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。（2）已知構(gòu)件上裂紋長(zhǎng)度α，確定臨界工作應(yīng)力σc,得到容許應(yīng)力

2斷裂力學(xué)及在焊接中的應(yīng)用IWE-T/3.3-1/293、1113焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/291123焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29

疲勞斷裂是焊接金屬結(jié)構(gòu)失效的一種主要形式，它發(fā)生在承受交變或波動(dòng)應(yīng)變的構(gòu)件中，一般說(shuō)來(lái)，其最大應(yīng)力低于材料抗拉強(qiáng)度，甚至低于材料的屈服點(diǎn)，因此斷裂往往是無(wú)明顯塑性變形的低應(yīng)力斷裂。疲勞斷裂過(guò)程的研究表明，疲勞壽命不是決定于裂紋產(chǎn)生，而是決定裂紋增大和擴(kuò)展。從疲勞的斷口，可以看出在疲勞核心周圍存在非常光滑，非常細(xì)潔，貝紋線不明顯的狹小區(qū)域，從本質(zhì)上看就是疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)。下面以疲勞斷裂過(guò)程予以說(shuō)明。

3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29疲1133焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29一、疲勞斷裂的過(guò)程在交變載荷的作用下，在構(gòu)件上會(huì)產(chǎn)生微觀上和宏觀上都可見(jiàn)的塑性形變，這種塑性變形阻礙破斷的迅速發(fā)展，在交變應(yīng)力的作用下會(huì)在某些局部出產(chǎn)生微觀和宏觀裂紋，這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展到最后斷裂區(qū)域。就會(huì)引起破裂，由此可見(jiàn)疲勞斷裂過(guò)程一般有仨個(gè)階段所組成：（1）在應(yīng)力集中處產(chǎn)生初始疲勞裂紋源：通常把裂紋長(zhǎng)到1000埃之前定義為裂紋產(chǎn)生階段，在焊接接頭中疲勞裂紋產(chǎn)生階段之占整個(gè)疲勞過(guò)程中的一個(gè)短的時(shí)間。3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29一、1143焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29

（2）疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展過(guò)程：在這過(guò)程中,在均勻循環(huán)應(yīng)力作用下，只要應(yīng)力值足夠大，一般每一次應(yīng)力循環(huán)將在斷裂表面產(chǎn)生一道輝紋，即每經(jīng)過(guò)一次加載循環(huán)，在裂紋尖端即經(jīng)歷一次銳化——鈍化——在銳化的過(guò)程，裂紋就擴(kuò)展一距離。

（3）疲勞斷裂：裂紋在循環(huán)載荷作用下，不斷向前擴(kuò)展，但擴(kuò)展至一定程度，結(jié)構(gòu)即進(jìn)入最后斷裂階段。

3焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/291153焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度IWE-T/3.3-5/29在焊接接頭中，產(chǎn)生疲勞裂紋一般要比其他聯(lián)接型式的循環(huán)次數(shù)少。這是因?yàn)楹附咏宇^中不僅有應(yīng)力集中（如角焊縫的焊趾