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1焊接结构疲劳强度设计的一般原则

·设计过程可分为以下三个步骤：

⑴ 考虑实用性，进行功能设计 根据结构未来的工作情况，合理地提出结构的承载能力、强度、刚度、耐蚀度、使用寿命等比较具体的要求。考虑安全性，这些要求不能太低；考虑经济性，这些要求也不能过高。

⑵ 进行方案设计 根据上述要求，选择确定结构材料、结构构造形式、传动形式、自动化程度、控制方式、生产制造工艺等综合设计方案，它们互相联系，又互相制约；

⑶ 进行具体的施工图设计 绘图前，进行必要的计算，以便确定结构的重要尺寸。我们要讲的是如何合理选择动载焊接结构、焊接接头的结构形式和怎样进行必要的计算。

·设计动载焊接结构必须特别强调两点：① “动载”，对应力集中非常敏感；②焊接接头属于刚性连接形式，对应力集中也比较敏感。而且“焊接结构”难免有焊接残余应力、变形、焊接缺陷等，存在应力集中现象。

因此，设计动载焊接结构时，必须注意以下几点：

⑴ 承受拉伸、弯曲、扭转的构件，截面面积变化时，尽量保持平顺、圆滑的过渡，尽量防止或减小构件截面刚度突然变化，避免造成较大的附加应力和应力集中。

⑵ 对接、角接、丁字、十字接头等，均应优先采用对接焊缝，少用角焊缝；

⑶ 单面搭接接头角焊缝的焊根、焊趾处，既有偏心弯矩的作用，又有严重的应力集中，承受疲劳载荷的能力很低，必须尽量避免采用这种接头形式；

⑷ 承受疲劳载荷的角焊缝（未焊透的对焊缝，也看作角焊缝），危险点在应力集中比较严重的焊缝根部或焊趾处。应采用如下措施：① 开坡口，加大熔深，减小焊缝根部的应力集中；② 将焊趾处加工成圆滑过渡的形状，减小焊趾的应力集中；

⑸ 处于拉应力场中的焊趾、焊缝端部或其它严重的应力集中处（如裂纹），应设置缓和槽、孔，以便降低应力集中的影响。

总之，应采取一切措施，排除或减小应力集中的影响。

2疲劳强度的许用应力设计法

·我国钢结构标准，原设计规范基本金属及连接的疲劳计算中，采用疲劳许用应力。

⑴ 许用应力的确定

⑵ 设计原则

⑶ 缺点 ① 没有考虑疲劳载荷的累积效应； ② 没有考虑过载峰对疲劳寿命的影响； ③ 没有考虑千变万化的不确定因素。过去把这些不确定因素的影响，涵盖在安全系数里，加以考虑。

3焊接结构的疲劳寿命设计

3.1疲劳裂纹的亚临界扩展

3.2疲劳裂纹扩展规律

·疲劳寿命设计有两种设计原则：

⑴ 按疲劳裂纹发生寿命设计：该设计法以积累损伤不产生疲劳裂纹为限度。

⑵ 按疲劳裂纹扩展寿命设计

3.3裂纹扩展寿命的估算

4疲劳极限状态设计法

·疲劳极限状态法基本特点和基本公式如下。

4.1从随机变幅载荷的实际情况出发；

⑴ 疲劳极限状态设计法，仅适用于低应力中、高周随机变幅疲劳的结构元件及其连接的疲劳计算。对于：① 结构表面温度高于150℃易氧化，更高可能有相变、蠕变等问题；② 海水、腐蚀介质环境会加速裂纹的产生和扩展；③ 消除焊接残余应力的高温热处理可能使构件晶粒粗大，疲劳寿命降低；④ 高应变低周疲劳扩展速率很大等以上特殊情况，另有计算办法，不属于疲劳极限设计法的应用范围。

⑷ 疲劳线性累积损伤定则：

⑸ 等效等幅应力

4.2疲劳强度曲线针对各自不同的实际结构特点

⑴ 将实际结构细分成各种不同的细节形式，

⑶ 欧洲钢结构疲劳设计规范表达式：

⑷ 我国钢结构设计标准GB-17-88中，疲劳设计采用的计算公式

4.3设计寿命是结构正常使用，正常运行而无须修理的周期

在设计结构时，应考虑各零部件寿命的均衡性，防止薄弱环节降低结构的整体寿命。

4.4保证使用周期终了时的存活率

结构的载荷效应和承载能力，会随时间、环境的变化而不断变化。与原有的设计方法不同，极限状态设计要考虑这些变化的影响，并保证使用周期终了时，结构的实际存活率，即保证结构有足够的可靠度。

4.5焊接学会循环加载焊接钢结构疲劳设计规范

本疲劳强度设计规范的出发点是，焊接结构的疲劳寿命，取决于结构内各焊接接头的疲劳强度，而焊接接头的疲劳强度，又取决于施加疲劳载荷的应力幅值和接头类别所决定的应力集中情况。

本规范适用于δs＜700MPa，焊态的的碳钢、碳锰钢和细晶粒调质钢材的焊接接头。不适于严重腐蚀介质下工作的焊接构件。

⑵ S-N疲劳强度曲线