Q345qD鋼焊接接頭疲勞強(qiáng)度和疲勞裂紋擴(kuò)展性能試驗(yàn)研究.pdf

1、我國公路鋼橋的疲勞設(shè)計(jì)及疲勞壽命預(yù)測研究相對滯后,對公路鋼橋的疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范主要參考國外規(guī)范和我國鐵路鋼橋規(guī)范,公路鋼橋規(guī)范尚未對疲勞荷載形式和許多結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的疲勞壽命S-N曲線進(jìn)行規(guī)定,有關(guān)焊接結(jié)構(gòu)和焊接接頭的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)非常匾乏。因此,開展公路鋼橋焊接接頭及母材的疲勞損傷行為的試驗(yàn)研究是十分必要的,將對公路鋼橋疲勞設(shè)計(jì)和疲勞壽命預(yù)測提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
　　本文在對橋梁鋼Q345qD焊接接頭硬度和金相組織研究的基礎(chǔ)上,主要對其母材、

2、焊接接頭的疲勞性能和相應(yīng)的斷裂機(jī)理、疲勞裂紋擴(kuò)展速率等性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究結(jié)果如下:
　　(1)對焊接接頭各區(qū)域進(jìn)行了硬度試驗(yàn),結(jié)果表明焊接接頭焊縫中心處的硬度值較低,在熱影響區(qū)的重結(jié)晶區(qū)存在硬度最高點(diǎn),而在部分相變區(qū)存在硬度最低點(diǎn)。硬度最低點(diǎn)為對接接頭的薄弱區(qū)。
　　(2)通過對母材以及不同形式焊接接頭的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn),得到了各組試樣的S-N曲線和在200萬循環(huán)周次下,可靠度為50％和97.7%時,母材對應(yīng)的條件疲勞極限

3、分別為249.74MPa、204.75MPa;對接接頭對應(yīng)的條件疲勞極限分別為176.11MPa、146.88MPa;去余高對接接頭對應(yīng)的條件疲勞極限分別為183.4MPa、150.75MPa。
　　(3)對疲勞斷口進(jìn)行了掃描電鏡觀察和分析,得出母材試樣的疲勞裂紋起源于試樣表面材料缺陷或試樣尖角處;對接接頭試樣疲勞裂紋起源于焊趾應(yīng)力集中處;去余高對接接頭試樣疲勞裂紋起源于熱影響區(qū)。
　　(4)進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn),得到

4、了橋梁鋼Q345qD對接接頭不同區(qū)域的疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線。結(jié)果表明在同一應(yīng)力比的前提下,橋梁鋼Q345qD對接接頭不同部位的疲勞裂紋擴(kuò)展速率不同,熱影響區(qū)的擴(kuò)展速率較快,其次依次為橫向焊縫、母材,焊縫金屬最慢。
　　(5)對疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)試樣的斷口形貌進(jìn)行觀察與分析。結(jié)果表明:疲勞裂紋的疲勞源區(qū)起源于預(yù)制裂紋的位置,裂紋擴(kuò)展區(qū)主要是以疲勞條帶擴(kuò)展機(jī)制為主;母材最后斷裂區(qū)可看到細(xì)小的等軸韌窩,表現(xiàn)為韌性斷裂;熱影響區(qū)、焊縫和