焊接接头四点弯曲疲劳试验详解

1.适用范围

本标准适用于焊接结构中接头区寻找疲劳薄弱环节的疲劳试验以及疲劳寿命评定。钢结构也可参照使用。

2.术语及定义

（1）四点弯曲 指其支撑为简支支撑，实现双向压力的受载形式，如图11-93所示。

图11-93 四点弯曲受载示意图

（2）四点弯曲加载形式的加载力 四点弯曲加载形式的加载力是指图11-93中的F₁，巨F₁=F₂=F。

（3）加载器和试样的中垂线 加载器的中垂线是指加载器的两个着力点（C、D）距离的中心到试样的垂线；试样的中垂线是指试样的支撑点（A、B）距离的中心到试样的垂线。

（4）四点弯曲应力 四点弯曲应力是指载器着力点（C、D）之间的弯曲应力。

（5）S（应力）-N（循环数）曲线图 以四点弯曲应力为纵轴，以应力循环次数为横轴所描绘的曲线，通常称S-N曲线。

（6）条件疲劳极限 指能够承受某一特定循环数下的四点弯曲应力的最大值。

3.试件制备与试样

（1）试件制备

1）试件可由焊接结构或钢结构中直接截取。截取试件时，应留有足够的加工试样的加工余量。

2）如不能在真实结构中截取试件。可以焊接模拟试板，模拟试板的焊接工艺和焊接材料应同真实结构保持一致。

（2）试样

1）试样由截取的试件加工，如图11-94所示。图中试样厚度参考试件板厚及试验机吨位确定，W=2B，L≥4W。

2）焊道中心应同试样中垂直重合。

3）机械加工的刀痕应顺受力方向。

4.试验机

图11-94 试样

1）允许使用能够实现四点弯曲受力形式的各种型号试验机。

2）加载器两个着力点间的距离应大于焊道外廓尺寸，每个着力点同相邻焊道外廓边缘的距离不得小于5mm。(www.xing528.com)

3）如果所使用的试验机没有四点弯曲加载装置，允许自行制作，但要保证加载装置的足够强度和刚度。

4）试验前试验机应经校核，动载示波波动应小于或等于3%。

5.试验方法

1）试验时，试样在试验中不应松动，施加应力要迅速调到试验应力。

2）试验时，试调应力不允许大于试验应力。试验应力误差为±2%。

3）试验过程不应中断。

4）除特殊要求外，一次试验的频率应为定值。

5）加载器同试样的中垂线应重合。

6.数据处理方法

（1）循环数N可由试验机计数器读出。如采用自制的计数器，必须给出计数的误差范围，并将该误差值纳入试验最后确定的疲劳极限和条件疲劳极限的误差中。

（2）四点弯曲应力S四点弯曲应力由典型的材料力学公式计算。计算中的试样尺寸参数为着力点之间三处取数的平均值。

（3）S-N曲线的绘制

1）采用双对数坐标绘制S-N曲线，纵轴为应力。

2）绘制一条完整的S-N曲线应力最少要取五级，每级有效试验点不少于三个。

3）在S-N双对数坐标图中，各级应力诸试验点均值的连线为S-N曲线。

（4）条件疲劳极限的确定

1）条件疲劳极限的循环数可为1×10⁵、5×10⁵、2×10⁶、1×10⁷（或为构造中的特殊要求）。

2）条件疲劳极限可根据要求的条件在S-N曲线中查出。

7.报告

报告格式见表11-57（供参考）。

表11-57 试验报告