焊接許用疲勞應力如何確定

1. 許用彎曲應力和許用疲勞應力有何區別

彎曲和疲勞是兩個不同的概念： 彎曲是一種基本的變形，比如拉壓彎扭等；而疲勞是由交變應力產生裂紋甚至斷裂。

2. 如何算焊縫處的許用應力已知：母材為35號鋼，其屈服強度為315，焊接方式為對接。

一般按母材的0.8倍計算即可。

3. 哪裡查詢各種鋼材焊縫的許用應力、切應力啊謝謝

《機械設計》/邱宣懷等編著，北京：高等教育出版社，2002年。表9-3：在靜載荷下焊縫的需用應力。
《鋼結構入門》/徐家禾編，上海科學技術出版社。表4-1 焊縫的計算強度。1959.

4. 焊接應力到底什麼意思

應力的定義
當材料在外力作用下不能產生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發生變化，這種形變稱為應變（Strain）。材料發生形變時內部產生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布內力在一點的集度稱為應力（Stress），應力與微面積的乘積即微內力．或物體由於外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，並力圖使物體從變形後的位置回復到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力（Stress）。按照應力和應變的方向關系，可以將應力分為正應力σ 和切應力τ，正應力的方向與應變方向平行，而切應力的方向與應變垂直。按照載荷（Load）作用的形式不同，應力又可以分為拉伸壓縮應力、彎曲應力和扭轉應力。
[編輯本段]應力的分類
同截面垂直的稱為正應力或法向應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。應力會隨著外力的增加而增長，對於某一種材料，應力的增長是有限度的，超過這一限度，材料就要破壞。對某種材料來說，應力可能達到的這個限度稱為該種材料的極限應力。極限應力值要通過材料的力學試驗來測定。將測定的極限應力作適當降低，規定出材料能安全工作的應力最大值，這就是許用應力。材料要想安全使用，在使用時其內的應力應低於它的極限應力，否則材料就會在使用時發生破壞。
有些材料在工作時，其所受的外力不隨時間而變化，這時其內部的應力大小不變，稱為靜應力；還有一些材料，其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內部的應力也隨時間呈周期性變化，稱為交變應力。材料在交變應力作用下發生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠小於其靜載下的強度極限時，破壞就可能發生。另外材料會由於截面尺寸改變而引起應力的局部增大，這種現象稱為應力集中。對於組織均勻的脆性材料，應力集中將大大降低構件的強度，這在構件的設計時應特別注意。
物體受力產生變形時，體內各點處變形程度一般並不相同。用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。為此可在該點處到一單元體，比較變形前後單元體大小和形狀的變化。
[編輯本段]線應變
在直角坐標中所取單元體為正六面體時，三條相互垂直的棱邊的長度在變形前後的改變數與原長之比，定義為線應變，用ε表示。一點在x、y、z方向的線應變分別為εx、εx、εy、εz。線應變以伸長為正，縮短為負。
[編輯本段]切應變
單元體的兩條相互垂直的棱邊，在變形後的直角改變數，定義為角應變或切應變，用γ表示。一點在x-y方向、y-z方向z-x方向的切應變，分加別為γxy、γyz、γzx。切應變以直角減少為正，反之為負。
[編輯本段]一點的應變狀態
一點的應變分量εx、εy、εz、γxy、γyz、γzx已知時，在該點處任意方向的線應變，以及通過該點任意兩線段間的直角改變數，都可根據應變分量的坐標變換公式求出。該點的應變狀態也就確定。
表示一點應變狀態的個應變分量εx、εy、εz、γxy、γyx、γyzγzy、γzx、γxz組成的應變張量，即
式中 右邊的張量中的切應變用εxy、εxz、---表示，適用於使用張量的附標標號的表示法；
左邊張量中的切應變用γxy、γxz、---表示，是工程習慣表示法。
二者概念相同，大小相差一倍。應變張量也是二階對稱量，其中切應變分量εxy=εyx
[編輯本段]測量工具
應力儀是來測定透明物體由於內應力而產生的雙折射現象的儀器。這種雙折射（應力）的來源，是由於均勻的冷卻或外界機械作用等原因引起的。

5. 誰知道鋼材焊縫位置的疲勞應力與母材的疲勞應力有多大的區別

靜載強度對焊接結構疲勞強度的影響

在鋼鐵材料的研究中，人們總是希望材料具有較高的比強度，即以較輕的自身重量去承擔較大的負載重量，因為相同重量的結構可以具有極大的承載能力；或是同樣的承載能力可以減輕自身的重量。所以高強鋼應運而生，也具有較高的疲勞強度，基本金屬的疲勞強度總是隨著靜載強度的增加而提高。

但是對於焊接結構來說，情況就不一樣了，因為焊接接頭的疲勞強度與母材靜強度、焊縫金屬靜強度、熱影響區的組織性能以及焊縫金屬強度匹配沒有多大的關系，也就是說只要焊接接頭的細節一樣，高強鋼和低碳鋼的疲勞強度是一樣的，具有同樣的S-N曲線，這個規律適合對接接頭、角接接頭和焊接梁等各種接頭型式。Maddox研究了屈服點在386—636MPa之間的碳錳鋼和用6種焊條施焊的焊縫金屬和熱影響區的疲勞裂紋擴展情況，結果表明：材料的力學性能對裂紋擴展速率有一定影響，但影響並不大。在設計承受交變載荷的焊接結構時，試圖通過選用較高強度的鋼種來滿足工程需要是沒有意義的。只有在應力比大於+0.5的情況下，靜強度條件起主要作用時，焊接接頭母材才應採用高強鋼。

造成上述結果的原因是由於在接頭焊趾部位沿溶合線存在有類似咬邊的熔渣楔塊缺陷，其厚度在0.075mm-0.5mm，尖端半經小於0.015mm。該尖銳缺陷是疲勞裂紋開始的地方，相當於疲勞裂紋形成階段，因而接頭在一定應力幅值下的疲勞壽命，主要由疲勞裂紋的擴展階段決定。這些缺陷的出現使得所有鋼材的相同類型焊接接頭具有同樣的疲勞強度，而與母材及焊接材料的靜強度關系不大。
接頭類型的影響

焊接接頭的形式主要有：對接接頭、十字接頭、T形接頭和搭接接頭，在接頭部位由於傳力線受到干擾，因而發生應力集中現象。

對接接頭的力線干擾較小，因而應力集中系數較小，其疲勞強度也將高於其他接頭形式。但實驗表明，對接接頭的疲勞強度在很大范圍內變化，這是因為有一系列因素影響對接接頭的疲勞性能的緣故。如試樣的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊條類型、焊接位置、焊縫形狀、焊後的焊縫加工、焊後的熱處理等均會對其發生影響。具有永久型墊板的對接接頭由於墊板處形成嚴重的應力集中，降低了接頭的疲勞強度。這種接頭的疲勞裂紋均從焊縫和墊板的接合處產生，而並不是在焊趾處產生，其疲勞強度—般與不帶墊板的最不佳外形的對接接頭的疲勞強度相等。

十字接頭或T形接頭在焊接結構中得到了廣泛的應用。在這種承力接頭中，由於在焊縫向基本金屬過渡處具有明顯的截面變化，其應力集中系數要比對接接頭的應力集中系數高，因此十字或T形接頭的疲勞強度要低於對接接頭。對未開坡口的用角焊縫連接的接頭和局部熔透焊縫的開坡口接頭，當焊縫傳遞工作應力時，其疲勞斷裂可能發生在兩個薄弱環節上，即基本金屬與焊縫趾端交界處或焊縫上。對於開坡口焊透的的十字接頭，斷裂一般只發生在焊趾處，而不是在焊縫處。焊縫不承受工作應力的T形和十字接頭的疲勞強度主要取決於焊縫與主要受力板交界處的應力集中，T形接頭具有較高的疲勞強度，而十字接頭的疲勞強度較低。提高T形或十字接頭疲勞強度的根本措施是開坡口焊接，並加工焊縫過渡處使之圓滑過渡，通過這種改進措施，疲勞強度可有較大幅度的提高。

搭接接頭的疲勞強度是很低的，這是由於力線受到了嚴重的扭曲。採用所謂「加強」蓋板的對接接頭是極不合理的，由於加大了應力集中影響，採用蓋板後，原來疲勞強度較高的對接接頭被大大地削弱了。對於承力蓋板接頭，疲勞裂紋可發生在母材，也可發生在焊縫，另外改變蓋板的寬度或焊縫的長度，也會改變應力在基本金屬中的分布，因此將要影響接頭的疲勞強度，即隨著焊縫長度與蓋板寬度比率的增加，接頭的疲勞強度增加，這是因為應力在基本金屬中分布趨於均勻所致。

2.2.2 焊縫形狀的影響

無論是何種接頭形式，它們都是由兩種焊縫連接的，對接焊縫和角焊縫。焊縫形狀不同，其應力集中系數也不相同，從而疲勞強度具有較大的分散性。

對接焊縫的形狀對於接頭的疲勞強度影響最大。

(1) 過渡角的影響 Yamaguchi等人建立了疲勞強度和基本金屬與焊縫金屬之間過渡角(外鈍角)的關系。試驗中W(焊縫寬度)和h(高度)變化，但h/W比值保持不變。這意味著夾角保持不變，試驗結果表明，疲勞強度也保持不變。但如果W保持不變，變化參量h，則發現h增加，接頭疲勞強度降低，這顯然是外夾角降低的結果。

(2) 焊縫過渡半徑的影響Sander等人的研究結果表明焊縫過渡半徑同樣對接頭疲勞強度具有重要影響，即過渡半徑增加(過渡角保持不變)，疲勞強度增加。

角焊縫的形狀對於接頭的疲勞強度也有較大的影響。

當單個焊縫的計算厚度a與板厚B之比a/B<0.6～0.7時，一般斷裂於焊縫；當a/B>0.7時，一般斷於基本金屬。但是增加焊縫尺寸對提高疲勞強度僅僅在一定范圍內有效。因為焊縫尺寸的增加並不能改變另一薄弱截面即焊趾端處基本金屬的強度，故充其量亦不能超過該處的疲勞強度。Soete，Van Crombrugge採用15mm厚板用不同的角焊縫施焊，在軸向疲勞載荷下的試驗發現，焊縫的焊腳為13mm時，斷裂發生在焊趾處基本金屬或焊縫中。當焊縫的焊腳小於此值時，疲勞斷裂發生在焊縫上；當焊腳尺寸為18mm時斷裂發生在基本金屬中。據此他們提出極限焊腳尺寸：S=0.85B 式中S為焊腳尺寸，B為板厚。可見縱使焊腳尺寸達到板厚時(15mm)，仍可得焊縫處的斷裂結果，這一結果與理論結果符合得很好。

2.2.3 焊接缺陷的影響

焊趾部位存在有大量不同類型的缺陷，這些不同類型的缺陷導致疲勞裂紋早期開裂和使母材的疲勞強度急劇下降（下降到80%）。焊接缺陷大體上可分作兩類：面狀缺陷(如裂紋、未熔合等)和體積型缺陷（氣孔、夾渣等），它們的影響程度是不問的，同時焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響與缺陷的種類、方向和位置有關。

1)裂紋 焊接中的裂紋，如冷、熱裂紋，除伴有具有脆性的組織結構外，是嚴重的應力集中源，它可大幅度降低結構或接頭的疲勞強度。早期的研究己表明，在寬60mm、厚12.7mm的低碳鋼對接接頭試樣中，在焊縫中具有長25mm、深5.2mm的裂紋時(它們約占試樣橫截面積的10%)，在交變載荷條件下，其2×106循環壽命的疲勞強度大約降低了55%~65%。

2)未焊透 應當說明，不一定把未焊透均認為是缺陷，因為有時人為地要求某些接頭為周部焊透，典型的例子是某些壓力容器接管的設計。未焊透缺陷有時為表面缺陷（單面焊縫），有時為內部缺陷(雙面焊縫)，它可以是局部性質的，也可以是整體性質的．其主要影響足削弱截面積和引起應力集中。以削弱面積10%時的疲勞壽命與未含有該類缺陷的試驗結果相比，其疲勞強度降低了25%，這意味著其影響不如裂紋嚴重。

3)未熔合 由於試樣難以制備，至今有關研究極其稀少．但是無可置疑，未熔合屬於平面缺陷，因而不容忽視，一般將其和未焊透等同對待。

4)咬邊表徵咬邊的主要參量有咬邊長度L、咬邊深度h、咬邊寬度W。影響疲勞強度的主要參量是咬邊深度h，目前可用深度h或深度與板厚比值(h/B)作為參量評定接頭疲勞強度。

5)氣孔 為體積缺陷，Harrison對前人的有關試驗結果進行了分析總結， 疲勞強度下降主要是由於氣孔減少了截面積尺寸造成，它們之間有一定的線性關系。但是一些研究表明，當採用機加工方法加工試樣表面，使氣孔處於表面上時，或剛好位於表面下方時，氣孔的不利影響加大，它將作為應力集中源起作用，而成為疲勞裂紋的起裂點。這說明氣孔的位置比其尺寸對接頭疲勞強度影響更大，表面或表層下氣孔具有最不利影響。

6)夾渣IIW的有關研究報告指明：作為體積型缺陷，夾渣比氣孔對接頭疲勞強度影響要大。

通過上述介紹可見焊接缺陷對接頭疲勞強度的影響，不但與缺陷尺寸有關，而旦還決定於許多其他因素，如表面缺陷比內部缺陷影響大，與作用力方向垂直的面狀缺陷的影響比其它方向的大；位於殘余拉應力區內的缺陷的影響比在殘余壓應力區的大；位於應力集中區的缺陷(如焊縫趾部裂紋)比在均勻應力場中同樣缺陷影響大。

6. 機械設計什麼情況用靜強度許用應力計算什麼情況用疲勞強度許用應力計算

那要看你設計的是什麼部件了，如果是往復運動的部件就用疲勞強度許用值，如果是主要用來承受靜載荷的部件就用靜強度許用應力計算

7. 怎麼樣知道齒輪面接觸疲勞的許用應力

齒輪面接觸疲勞的許用應力要按設計手冊的表查取的，材料和熱處理方式不同許用應力也不同。

8. 焊接許用應力計算

受力多少決定鋼管規格，鋼管的壁厚決定了焊高，焊高在壁厚1~1.4之間

9. 角焊許用應力的選取問題

1)對主要受力部件的碳鋼鋼板，〈UTS/4;
(2)高應力部件的高強度鋼板，<YS/3;
(3)固定導葉中間剖面的平均應力，<UTS/5;
(4)其他材料，<min(YS/3,UTS/5)。
ASME規范第1章第I部分規定的許用應力為min(UTS/3.5,2YS/3)。

10. 零件疲勞強度的許用應力與什麼有關

那要看你設計的是什麼部件了,
如果是往復運動的部件就用疲勞強度許用值,
如果是主要用來承受靜載荷的部件就用靜強度許用應力計算