1、焊接結構的疲勞斷裂:

　　● 疲勞斷裂是指機件在變動載荷下經過較長時間運行發生的失效現象

　　● 疲勞斷裂呈低應力脆性斷裂性質

　　① 斷裂發生在較低的應力下，其最大循環應力低于抗拉強度，甚至低于屈服強度;

　　② 斷裂部位無宏觀塑性變形;

　　③ 斷裂呈突發性，沒有預先征兆;

　　④ 疲勞斷裂在交變應力作用下經過數百次，甚至幾百萬次循環才發生。

　　● 疲勞斷裂呈損傷積累過程

　　① 金屬材料內部組織首先在局部區域發生變化并受到損傷;

　　② 損傷逐漸積累，并到一定程度后發生疲勞斷裂;

　　③ 疲勞斷裂三個階段：疲勞裂紋的形成、擴展、斷裂。

　　● 疲勞斷裂是焊接鋼結構失效的一種主要形式，在焊接結構斷裂事故中，疲勞失效約占90%。如：船舶及海洋工程結構、鐵路及公路鋼橋以及高速客車轉向架等。

　　2、焊接缺陷引起的應力集中：

　　● 焊接缺陷——應力集中源，對接頭疲勞強度的影響程度取決于缺陷的種類、方向和位置。

　　● 缺陷種類：平面狀缺陷(如裂紋、未熔合等)體積型缺陷(如氣孔、夾渣等)

　　⑴ 裂紋：如熱裂紋、冷裂紋，是嚴重的應力集中源，大幅度降低結構及接頭的疲勞強度。如裂紋面積約為試件橫截面積的10%時，在交變載荷作用下，接頭2×106循環壽命的疲勞強度下降了55%～65%。

　　⑵ 未焊透：

　　◎ 未焊透并非都是缺陷，有些結構要求接頭局部焊透;

　　◎ 未焊透缺陷：①表面缺陷(單面焊縫);②內部缺陷(雙面焊縫);

　　◎ 未焊透缺陷對疲勞強度的影響不如裂紋嚴重。

　　3、焊接缺陷其它因素對接頭疲勞強度的影響：

　　● 表面缺陷比內部缺陷的影響大;

　　● 與作用力方向垂直的平面缺陷比其它方向的影響大;

　　● 位于殘余拉應力區的缺陷比在殘余壓應力區的影響大;

　　● 位于應力集中區的缺陷(如悍趾裂紋)比在均勻應力場中同樣缺陷的影響大。

　　4、材料強度對接頭疲勞強度的影響：

　　● 材料的疲勞強度隨著材料本身抗拉強度的增加約以50%的比率增加;

　　● 接接頭(對接、角接)的疲勞強度與材料本身的抗拉強度無關;

　　● 當接頭疲勞壽命較短時，高強鋼接頭的疲勞強度高于低強鋼接頭的疲勞強度。

　　5、按疲勞破壞的原因分為：腐蝕疲勞;熱疲勞;機械疲勞按應力大小和應力循環次數分為

　　● 低周高應變疲勞：作用的應力超過彈性范圍，疲勞循環次數小于104~105

　　● 周低應力疲勞：公稱循環應力小于材料的屈服極限，疲勞破壞的應力循環次數大于104~105

　　6、疲勞破壞及影響因素(疲勞裂紋形成過程)：

　　● 疲勞形核：疲勞裂紋首先在應力最高、強度最弱的基體上形成。

　　● 擴展階段;初始裂紋在交變載荷作用下，當裂紋尖端處在拉伸應力場時，由于裂紋尖端極大的應力集中，使該處晶粒發生滑移，裂紋張開，尖端向前延伸

　　● 瞬時斷裂階段：當疲勞裂紋擴展到材料的強度極限時，疲勞裂紋達到臨界裂紋尺寸而產生瞬時斷裂。

　　7、疲勞斷口可分成三個區域：

　　● 疲勞裂紋源：肉眼可見晶粒的粗滑移。

　　● 勞裂紋擴展區：宏觀有條帶和貝殼狀花紋，每一條輝紋代表一次應力(應變)循環及裂紋逐次向前推進的位置。對于高強鋼來說，很難辨認明顯的疲勞條紋

　　● 瞬時斷裂區：一般呈粗晶狀斷口或出現放射棱線，外觀與脆性失穩斷裂相似。

　　8、焊接接頭疲勞強度計算(疲勞設計方法分類)：

　　● 許用應力設計法：把各種構件和接頭試驗疲勞強度除以特殊安全系數作為許用應力(疲勞極限、非破壞概率95%的2×106次疲勞強度等)，使設計載荷引起應力最大值不超過其許用應力，從而確定構件斷面尺寸設計方法。

　　● 安全壽命設計：傳統疲勞設計方法都是安全壽命設計。所謂安全壽命指在某一環境下，在已知小于疲勞破壞許用應力的最大負載概率時工作的循環次數。由σ-N曲線獲得σr，并利用σmax-σmin疲勞圖進行設計。