恒幅加载下焊接结构钢疲劳裂纹扩展中载荷交互作用的研究

有关焊接结构钢焊接接头的疲劳问题，已经有了很多的研究。但由于疲劳问题的复杂性和焊接接头材料的不均匀性，目前的研究还远远不够。焊接接头及母材的各种循环特性和疲劳行为还没有系统完备的试验数据。本文主要针对Q345B焊接接头以及母材的疲劳和裂纹扩展进行了试验研究，并用前期新提出的两参量驱动力模型描述疲劳裂纹扩展行为。为正确评估Q345B焊接接头的疲劳寿命及结构设计提供了试验依据。本文的主要工作和研究结果如下：（1）通过应变循环试验，研究了Q345B母材、焊缝区以及模拟过热区的循环变形性能。Q345B焊接接头以及母材均具有一定的循环软化特性；循环加载可以增强材料的强度；Q345B焊缝金属显示出明显的非Masing特性。（2）通过应变疲劳寿命试验，研究了Q345B母材、焊缝区以及模拟过热区的疲劳性能。不同轧制方向母材和焊缝金属的疲劳持久极限相近且都比较高，模拟过热区疲劳持久极限最低。（3）通过CT试样疲劳裂纹扩展试验，研究了Q345B母材、焊缝区以及模拟过热区的疲劳裂纹扩展行为。平行轧制方向母材试样裂纹扩展没有应力比效应，在平均应力较小时，垂直轧制方向母材裂纹扩展表现出一定的应力比效应；母材试样的裂纹扩展没有明显的厚度效应；轧制方向对母材的裂纹扩展速率影响不大。焊缝金属的裂纹扩展表现出一定的应力比效应；模拟过热区金属的裂纹扩展表现出比较明显的应力比效应。（4）通过与其他三种模型对比发现，新模型可以更加有效的描述应力比对裂纹扩展速率的影响。（5）从微观角度解释了疲劳裂纹扩展行为，并从裂纹扩展驱动力变化角度，讨论了裂纹闭合、裂纹联锁和裂纹分支等现象对裂纹扩展速率影响。