第2版前言
焊接结构耐久性的关键要素之一是焊接接头的疲劳强度。焊接接头的疲劳强度不仅仅取决于单一的焊缝质量,还受控于整体结构的约束、焊接方法和参数、材料性能匹配、焊接缺陷、焊接残余应力、环境条件等多方面因素的综合作用。随着新材料、新工艺和新结构的应用以及极端工作环境的作用,对焊接接头疲劳强度提出了更高的要求。因此,加强焊接结构疲劳强度研究对于保证结构完整性具有重要意义。
近年来,工程结构的疲劳寿命分析与健康管理技术在结构完整性监控方面受到高度重视。疲劳寿命分析的关键是将构件承受的应力应变循环转化为寿命消耗,进而对结构件剩余使用寿命进行预测,需要考虑持久/蠕变、疲劳、材料劣化等损伤所导致的结构件性能衰减。基于失效物理模型和数据驱动的焊接结构剩余使用寿命预测需要采用断裂力学分析方法,建立综合时域应力模型,依据损伤容限评估结构件寿命。焊接结构疲劳分析方法是焊接结构剩余寿命预测的基础。
焊接结构的疲劳破坏往往起源于焊接接头的应力集中区,因此,焊接结构的疲劳实际上是焊接接头细节部位的疲劳。焊接接头的疲劳裂纹萌生取决于焊趾或焊根等应力集中区的局部缺口应力应变状态,疲劳裂纹扩展受控于裂纹(包括缺口效应在内)的局部应力强度因子。因此,焊接结构和焊接接头的疲劳问题需要从不同的层次进行分析,不同层次疲劳分析方法之间相互补充,以满足不同工况的要求。
本书第2版根据焊接结构疲劳强度以及相关研究的发展,对第1版的内容进行了适当的修订。书中内容不妥之处,敬请读者多赐意见。
编著者
第1版前言
疲劳断裂是焊接结构失效的一种主要形式。研究焊接结构的疲劳行为及影响因素,是焊接结构或构件疲劳强度设计的基础。焊接结构的疲劳破坏往往起源于焊接接头的应力集中区,因此,焊接结构的疲劳实际上是焊接接头细节部位的疲劳。焊接接头中通常存在的焊接缺陷、焊接残余应力,都会使焊接结构更易产生疲劳裂纹,从而导致疲劳断裂。焊接接头的力学不均匀性也会对焊接结构的疲劳性能产生重要影响。
研究表明, 在焊接结构疲劳损伤中,焊接接头局部最大应力起着主导作用,焊趾或焊根等应力集中区产生的缺口效应对焊接结构的疲劳强度有较大影响。工程设计中可精确计算焊接构件的名义应力,由于焊接工艺条件所引起的接头缺口效应在设计阶段往往难以准确预估,由此导致焊接结构的疲劳评价很难建立统一的分析方法,需要根据焊接结构的特点及载荷情况分层次进行分析,这是焊接结构疲劳强度设计的显著特点。
本书旨在较系统地介绍焊接结构的疲劳强度及评价方法。编写本书是笔者多年的想法,也是国内焊接结构强度设计与研究人员所需要参考的。
本书由张彦华编著。由于笔者对相关知识的掌握和学识水平有限,很难对焊接结构疲劳强度理论体系有全面准确的把握,书中难免存在不足之处,恳请读者予以指正。
编著者