本书主要以焊接结构疲劳断裂理论知识为基础，深入浅出地讲解了焊接结构疲劳断裂的机理以及现有的一些焊接结构疲劳延寿措施与技术，同时着重介绍了低相变焊接材料、超声冲击与等离子喷涂技术等疲劳延寿新技术，并结合实际研究案例验证了其有效性与应用性。

本书主要以焊接结构疲劳断裂理论知识为基础，深入浅出地讲解了焊接结构疲劳断裂的机理以及现有的一些焊接结构疲劳延寿措施与技术，同时着重介绍了低相变焊接材料、超声冲击与等离子喷涂技术等疲劳延寿新技术，并结合实际研究案例验证了其有效性与应用性。全书共分为5章。前两章分别介绍了焊接结构疲劳的研究意义以及疲劳试验的方法与裂纹的扩展机理；第3章扼要地论述了焊接结构疲劳性能的诸多影响因素及相关的疲劳延寿措施；第4章与第5章为本书的重点，详尽地介绍了多种能够有效改善焊接结构疲劳性能的延寿技术。
本书可作为相关专业方向的本科教材，也可供从事焊接结构疲劳设计的工程技术人员阅读。

高等院校教师

前言
第1章概论1
11焊接结构疲劳问题1
12焊接结构疲劳失效的原因3
13提高焊接结构疲劳性能方法的研究
意义5
参考文献6
第2章焊接结构疲劳断裂的基本
理论7
21疲劳的基本概念7
22疲劳断裂的特点及分类8
221疲劳断裂的特点8
222疲劳断裂的分类9
23疲劳变动载荷及描述参量10
24疲劳强度与疲劳图13
241疲劳试验及疲劳曲线13
242疲劳曲线的测定与绘制18
243不对称循环应力下的疲劳图20
244疲劳数据的分散性及PSN
曲线22
25疲劳破坏机制23
251裂纹的萌生及机理23
252裂纹的扩展过程及机理26
253疲劳断口的宏微观特征29
26超高周SN曲线与疲劳破坏机理32
261超高周疲劳SN曲线32
262超高周疲劳裂纹萌生与扩展33
27疲劳断裂力学35
271裂纹的亚临界扩展35
272疲劳裂纹扩展速率及影响因素36
273断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的
应用41
参考文献45
第3章焊接结构疲劳性能的影响因素
及改善措施48
31影响疲劳性能的因素48
311加载条件与结构尺寸的影响48
312应力集中的影响50
313残余应力的影响59
314焊缝组织及缺陷的影响70
315近缝区金属性能变化的影响75
316材料表面状态的影响78
317环境与温度的影响79
32提高疲劳强度的措施81
321优化焊接结构与工艺81
322焊后局部热处理与挤压88
323改善材料组织与性能93
324强化材料的表面性能96
325特殊保护措施99
参考文献100
第4章焊接结构的疲劳延寿理论与
技术103
41焊接结构疲劳延寿技术概论103
42预超载拉伸与机械应力消除技术104
43振动时效处理技术115
44磨削与焊趾打磨技术120
45TIG熔修技术129
46锤击与高频机械冲击技术138
47喷丸技术148
参考文献157
第5章焊接结构的疲劳延寿新
技术161
51低相变焊接材料延寿技术161
511低相变焊接材料延寿技术
概述161
512低相变焊接材料延寿及设计
机理163
513低相变焊接材料延寿技术研究
现状166
52超声冲击疲劳延寿技术175
521超声冲击技术概述175
522超声冲击设备及工作原理176
523超声冲击技术对焊接结构延寿的
机理178
524超声冲击技术在焊接疲劳方面的
研究现状182
53等离子喷涂技术185
531等离子喷涂技术概述186
532等离子喷涂设备及原理188
533等离子喷涂工艺193
534喷涂层的性能与应用196
535等离子喷涂技术在焊接结构疲劳
方面的研究201
54疲劳延寿新技术的前景与展望212
参考文献213

随着科技的进步与发展，大量先进材料逐步应用于各行各业。焊接是现今最为实用的材料加工工艺之一，焊接接头性能直接关系到整体结构的稳定性与安全性。目前，疲劳断裂是焊接结构中一种主要的断裂方式，在焊接结构断裂前通常没有任何预兆，是突然发生的。一旦焊接结构发生疲劳破坏，往往会造成巨大的经济损失甚至灾难性后果。因此，系统研究材料的疲劳断裂机理与规律、准确预测焊接接头的疲劳寿命并通过有效措施提高疲劳强度，具有极大的经济效益与社会效益。出于以上目的，编者编写了本书。本书主要用于本科生与研究生教学，同时对从事研究焊接结构疲劳的工程技术人员也具有一定的指导意义。
本书在介绍焊接结构疲劳断裂现象及形成机理的同时，辅以案例进一步说明焊接结构疲劳断裂对国家财产与人民安全造成的巨大威胁。本书对疲劳问题的叙述非常系统，从疲劳的基本概念开始，按照顺序先后介绍了疲劳破坏的特点与种类、疲劳循环变动载荷及描述参量、疲劳试验与疲劳曲线的测定及绘制方法、宏微观疲劳断裂机理、疲劳断裂力学、影响疲劳性能的因素、改善疲劳强度的基本措施等。同时，书中加入了超高周疲劳断裂曲线的测定与基本理论的介绍，进一步完善了国内外书籍在超高周疲劳方面的空缺。此外，基于疲劳断裂的机理与影响因素，对目前能够提高焊接结构疲劳强度的措施与技术进行了详尽叙述，并施以案例说明改善焊接结构疲劳性能的有效性。书中引入了包括TIG熔修、焊缝锤击与高频机械冲击、振动时效等在内的传统疲劳延寿技术，还着重介绍了近年来新兴的疲劳延寿技术，包括低相变焊接材料、超声冲击以及等离子喷涂技术等。
一般的焊接过程难免会形成气孔、夹渣及组织粗化等缺陷，在气孔等缺陷处会引起应力集中。应力集中处往往是裂纹萌生的位置，其在残余拉应力的协同作用下会加快裂纹扩展，从而缩短焊接结构的寿命。因此，从这两方面出发可以有效地延长构件的疲劳寿命。延长焊接结构疲劳寿命的工艺方法主要分为两大类：①焊缝形状修饰法，即通过改变焊缝焊趾处的几何形状来延长疲劳寿命，主要有焊缝磨削及焊趾打磨技术、TIG熔修技术与激光重熔技术等；②焊缝残余应力法，即通过外加机械能在被处理区域引入残余压应力，从而使焊缝疲劳寿命得到延长。常规机械冲击与高频机械冲击是最常见的焊接结构疲劳延寿技术，包括锤击和超声冲击等。这些技术对焊接结构疲劳性能改善的机理在本书中都有详细介绍。
本书共5章，其中第2、3章由赵小辉教授编写，其余各章节分别由徐德生、刘宇、胡春华老师编写。在编写过程中，陈超研究员和苏金龙工程师对本书的数据及图片处理均有贡献。业内其他资深教授与工程技术人员对本书也提出了诸多宝贵的意见和建议，在此对所有人给予的帮助表示衷心的感谢。
此外，本书的编写参考了许多其他焊接结构疲劳方面的书籍与文章和很多本领域内专家的观点，为了行文方便，未一一注明。在此，特向本书编写所参考的教材、专著的作者表示诚挚的谢意。
最后，由于编者对相关知识的掌握和学识水平有限，书中难免会存在不足之处，恳请读者予以指正。
编者2025年