《焊接结构工程强度》求取 ⇩

第一章 焊接接头及其特性1

第一节 焊接接头和焊缝的类型1

序言1

第二节 焊接接头的冶金和力学性能的非均质性5

一、热影响区5

（一）晶粒长大及其微观组织5

（二）热影响区的力学性能6

二、焊缝金属7

（一）焊缝金属的结晶7

（二）焊缝金属的成分及力学特性7

（二）冶金缺口效应10

四、焊缝金属强度匹配10

（一）析出物、溶解和过度时效10

三、析出物及“冶金缺口效应”现象10

第三节 接头的焊接剩余应力与变形12

第四节 接头设计和计算18

一、焊缝布置18

二、接头形状细节19

三、接头处的工作应力分布19

（一）对接接头的工作应力分布19

（二）搭接接头的工作应力分布21

（三）十字形接头的工作应力分布24

四、焊接接头的强度计算25

（一）特点25

（二）对接焊缝的计算28

（三）角焊缝的强度计算28

（四）不焊透对接焊缝的计算29

一、断裂性质32

第二章 焊接结构的脆性和延性失效32

第一节 断裂分类32

二、断裂机制33

（一）解理断裂33

（二）剪切断裂34

三、断口形貌35

第二节 影响金属脆性断裂和延性断裂的主要因素36

一、温度的影响36

二、应变速度的影响37

三、应力状态的影响38

四、材质的影响40

（一）厚度影响40

（三）化学成分的影响41

（二）晶粒度影响41

第三节 防断设计42

一、脆性断裂过程42

（一）脆性断裂的能量理论42

（二）脆性和延性断裂的裂纹产生和扩展45

二、防断设计准则及相关的试验方法46

（一）焊接结构的设计准则46

（二）抗开裂性能的测试方法47

（三）止裂性能的测试方法93

（四）焊接结构的防断设计实例111

第四节 焊接结构特点及影响结构断裂失效的因素116

一、应力集中对焊接结构脆性破坏的影响118

二、应变时效引起的局部脆化对结构断裂强度的影响120

三、焊接剩余应力对断裂强度的影响126

（一）力学性能非均质性的影响129

四、焊接接头非均质性的影响129

（二）金相组织非均质性的影响137

五、焊接缺陷对断裂行为的影响139

第五节 防止焊接结构脆性断裂的要点142

一、选材142

二、设计150

三、工艺153

第三章 焊接接头和结构的疲劳强度154

第一节 疲劳断裂过程和断口特征154

第二节 疲劳断裂基本概念157

一、疲劳强度和疲劳极限及相关特性157

（一）S-N曲线157

（二）应力循环特性158

二、焊接结构中疲劳强度的常用表示法160

第三节 焊接接头的疲劳强度计算163

一、我国钢结构标准163

二、欧洲钢结构协会的钢结构疲劳设计规范167

三、国际焊接学会的循环加载焊接钢结构的设计规范173

（一）疲劳强度评定程序174

（二）程序中主要内容174

（三）累积计算174

四、前苏联的焊接接头疲劳强度计算方法175

（一）前苏联国家建筑委员会颁布的标准CHиП．175

（二）将静载下的许用应力乘以折减系数η方法182

第四节 断裂力学在焊接结构中疲劳裂纹扩展研究中的应用183

一、裂纹的亚临界扩展183

二、疲劳裂纹扩展特性da/dN-△K曲线的一般关系185

三、影响疲劳裂纹扩展速率的因素187

四、疲劳裂纹扩展寿命的估算189

五、裂纹闭合的影响190

第五节 低周疲劳192

第六节 影响焊接结构及接头疲劳强度的因素195

一、应力集中的影响195

（一）由结构元件设计引起的应力集中及其对结构疲劳强度的影响195

（二）接头形式引起的应力集中影响197

（三）缺陷引起应力集中的影响209

二、应力状态的影响214

（一）焊接剩余应力对接头疲劳强度的影响214

（二）应力循环特征r的影响219

（三）双周载荷对焊接接头疲劳寿命的影响220

（四）变幅的影响——疲劳损伤的累积方法223

三、材质的影响224

（一）材料强度的影响224

（二）焊缝金属和热影响区的影响225

（三）焊缝金属强度匹配的影响228

四、尺寸因素的影响229

五、板材边缘切割的影响231

第七节 提高焊接接头和结构疲劳强度的措施231

一、降低构件中的应力集中系数231

（一）采用合理的构件结构形式231

（二）合理地选择接头形式232

二、考虑疲劳强度的其他设计措施及合理性236

三、提高焊接结构疲劳强度的工艺措施237

（一）TIG熔修237

（二）预过载法237

（三）局部加热及挤压法239

（四）Gunnert s方法240

（五）锤击法240

五、补救措施243

四、保护措施——塑料涂层243

第四章 焊接结构的应力腐蚀和腐蚀疲劳245

第一节 应力腐蚀245

一、概述245

（一）拉伸应力的存在245

（二）在特定的合金和介质组合条件下产生应力腐蚀开裂245

（三）应力腐蚀开裂多呈脆性状态245

二、分类246

三、应力腐蚀三要素247

（一）应力247

（二）材质248

（三）介质252

四、断裂力学在应力腐蚀研究中的应用252

（一）悬臂梁试验254

（二）楔加载的WOL试验256

（三）应力腐蚀裂纹长大速率257

五、减少和防止焊接元件应力腐蚀的措施259

（一）设计因素259

（二）工艺措施260

（三）涂层保护260

第二节 腐蚀疲劳260

一、概述260

二、腐蚀疲劳裂纹产生与扩展的特点261

（一）腐蚀疲劳裂纹产生特性261

（二）腐蚀疲劳裂纹扩展特性262

三、影响因素263

（一）材料成分和组织结构对腐蚀疲劳的影响263

（二）腐蚀介质的影响263

（三）应力循环特性与频率的影响265

（四）阴极保护的影响269

（五）应力集中的影响270

（六）尺寸因素的影响270

（七）含氧量等的影响271

四、提高腐蚀疲劳强度的措施271

（一）TIG熔修271

（二）其他措施272

第五章 基于“合于使用”原则的焊接结构安全评定274

第一节 “合于使用”原则（Fitness for Purpose）及其发展274

第二节 “合于使用”评定标准的基本参量275

一、应力参量275

二、缺陷276

（一）分类276

（二）缺陷的处理方法282

三、断裂韧度283

第三节 瞬时断裂（弹性、弹塑性和延性断裂）的评定287

一、以断裂力学为基础的评定方法287

（一）COD设计曲线287

（二）考虑屈服流动影响的几种断裂力学评定方法290

（三）以J积分参量为主的评定方法303

（四）ASME锅炉及压力容器规范第Ⅺ篇附录A305

（五）KTA规则306

二、宽板拉伸试验在焊接结构的“合于使用”原则评定中的应用308

三、局部法316

（一）概念316

（二）处理解理断裂的Beremin模型的理论基础316

（三）方法概述317

四、体积型缺陷的评定319

（一）断裂力学方法320

第四节 疲劳断裂评定320

一、结构中平面缺陷的疲劳评定320

（二）简化的评定程序331

二、结构中体积缺陷的疲劳安全评定339

三、形状不完整性的评定340

四、咬肉的评定340

五、疲劳评定的步骤概况341

（一）说明341

（二）步骤341

六、中国、日本等国有关标准的疲劳评定要点342

（一）CVDA—84标准342

（二）日本WES-2805K标准344

（三）ASME锅炉及压力容器规范第XI篇附录A345

第五节 对环境助长裂纹的评定345

一、应力腐蚀开裂的评定346

二、腐蚀疲劳的评定347

第六章 焊接结构的失效分析348

第一节 焊接结构的失效分类348

一、拒收的原因348

二、服役中失效的原因348

第二节 失效分析的程序、步骤和内容348

一、分析程序348

二、失效分析一般步骤349

三、内容349

（一）原始资料的收集和样品选择349

（二）失效构件的初步检查351

（三）无损检测351

（四）力学性能试验352

（五）选择、保存和清洗断裂表面352

（六）断口分析353

（八）化学分析354

（九）断裂力学试验和模拟试验354

（十）分析所有的物证、写出结论和报告354

（七）金相检查354

第三节 焊接结构失效根源的论述355

一、电弧焊件的失效根源355

（一）气孔355

（二）氧化355

（三）化合物355

（四）热裂纹355

（五）冷裂纹356

（六）焊缝外形不良356

（十）随意引弧和火焰挖眼、开孔357

二、电渣焊缝的失效根源357

（八）未焊透和未熔合357

（九）夹渣357

（七）脆性357

三、气电焊失效根源358

第四节 事故分析举例358

一、脆性破坏事故358

（一）某容器经焊接修理后的脆性破坏358

（二）电动机转子的失效360

二、疲劳破坏事故361

（一）桥梁失效示例361

（二）装载车辆部件的疲劳裂纹364

三、应力腐蚀失效举例364

四、腐蚀疲劳失效事故365

参考文献367