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厚板結(jié)構(gòu)焊接時，特別是T型和角接接頭，在剛性拘束的條件下，焊縫收縮時會在母材厚度方向產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力和應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)變超過母材金屬的塑性變形能力時，夾雜物與金屬基體之間就會發(fā)生分離而產(chǎn)生微裂，在應(yīng)力的繼續(xù)作用下裂紋尖端沿著夾雜所在平面進行擴展，就形成了所謂“平臺”。

常采用TIG重熔工藝對焊趾進行修整，重建裂紋起裂前的狀態(tài)，降低由于焊趾缺陷所造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象，以延長疲勞壽命。同時TIG重熔也能改善焊縫區(qū)的橫向殘余應(yīng)力；重熔對于焊縫縱向殘余應(yīng)力的改善不明顯，殘余應(yīng)力絕對值下降不大；但對于縱向殘余應(yīng)力的均勻分布有一定效果。

焊縫金屬中許多雜質(zhì)的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝固溫度，這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點的雜質(zhì)推擠到凝固結(jié)晶的晶粒邊界，形成了一層液體薄膜，又因為焊接時熔池的冷卻速度較快,焊縫金屬在冷卻的過程中發(fā)生收縮，使焊縫金屬內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力,拉應(yīng)力把凝固的焊縫金屬沿晶粒邊界拉開。當(dāng)沒有足夠的液體金屬補充時，就會形成微小的裂紋，隨著溫度繼續(xù)下降，拉應(yīng)力增大，裂紋不斷擴大，這就是凝固裂紋。

Duó 等[6] 采用有限元方法模擬了外物損傷整個過程,并將計算得到的殘余應(yīng)力場分布與兩種實驗觀測結(jié)果進行了對比驗證。Salehnasab 等[7] 基于ABAQUS 和ZENCRACK 斷裂力學(xué)程序預(yù)測葉片疲勞裂紋擴展。Liu 等[8] 對離心壓縮機葉輪葉片進行了氣動載荷和離心載荷耦合的有限元分析,得到了葉片疲勞壽命預(yù)測結(jié)果。

殘余應(yīng)力及表面強化的影響：殘余壓應(yīng)力提高疲勞強度；殘余拉應(yīng)力降低疲勞強度。殘余壓應(yīng)力的影響與外加應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，不同應(yīng)力狀態(tài)，機件表面層的應(yīng)力梯度不同。彎曲疲勞時,效果比扭轉(zhuǎn)疲勞大；拉壓疲勞時，影響較小。殘余壓應(yīng)力顯著提高有缺口機件的疲勞強度，殘余應(yīng)力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應(yīng)力峰值。殘余壓應(yīng)力的大小、深度、分布以及是否發(fā)生松弛都會影響疲勞強度。

殘余應(yīng)力及表面強化的影響：殘余壓應(yīng)力提高疲勞強度；殘余拉應(yīng)力降低疲勞強度。殘余壓應(yīng)力的影響與外加應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，不同應(yīng)力狀態(tài)，機件表面層的應(yīng)力梯度不同。彎曲疲勞時,效果比扭轉(zhuǎn)疲勞大；拉壓疲勞時，影響較小。殘余壓應(yīng)力顯著提高有缺口機件的疲勞強度，殘余應(yīng)力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應(yīng)力峰值。殘余壓應(yīng)力的大小、深度、分布以及是否發(fā)生松弛都會影響疲勞強度。

這種破壞往往比較隱蔽，因為它通常限制在應(yīng)力集中的區(qū)域，如焊縫、金屬接頭或應(yīng)力集中點等。隨著時間的推移，這些裂紋可能會擴展并最終導(dǎo)致材料的完全破壞。本案例建立了一帶有橢圓形缺陷的螺旋管模型，如圖1所示，基于COMSOL軟件的固體力學(xué)模塊和二次電流分布模塊模擬仿真了螺旋管在10年腐蝕期間下的應(yīng)力分布和腐蝕厚度，仿真結(jié)果如圖2所示。

除殘余應(yīng)力或拘束應(yīng)力的因素外,應(yīng)力腐蝕裂紋主要與焊縫組織組成及形態(tài)有關(guān)。B、裂紋的危害尤其是冷裂紋,帶來的危害是災(zāi)難性的。世界上的壓力容器事故除極少數(shù)是由于設(shè)計不合理,選材不當(dāng)?shù)脑蛞鸬囊酝?絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。

滾子軸承在轉(zhuǎn)動過程中會在滾動體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。

在 2D模型中，若當(dāng)應(yīng)變能釋放率 G小于臨界應(yīng)變能釋放率 Gc時，裂紋不擴展，當(dāng) G=Gc時，裂紋擴展；在 3D模型中，需要確定裂紋前沿擴展的位置（ G＞ 0.75Gc)。如圖 6所示為裂紋擴展方向的確定，裂紋朝著最大切應(yīng)力方向擴展。

裂紋萌生期依賴于抗拉強度，抗拉強度增加可使裂紋萌生時間增加，這種關(guān)系也適合于低溫的情況，但裂紋產(chǎn)生后，并不穩(wěn)定擴展。這是由于隨著表面層殘余應(yīng)力的增加，裂紋的擴展可被推遲到Ng(該點定義為裂紋穩(wěn)定擴展至斷裂時的壽命)。隨著壓應(yīng)力的增加，裂紋遲緩(Ng-Ni)增加，循環(huán)到斷裂的周次Nf也增加。Ni為裂紋萌生時的循環(huán)周次，Nf為循環(huán)至斷裂的周次。

1、焊后熱處理可以松弛焊接殘余應(yīng)力 隨著熱處理溫度升高和保溫時間延長，焊接區(qū)殘余應(yīng)力相應(yīng)降低，當(dāng)溫度升高到超過550℃，殘余應(yīng)力可以認(rèn)為完全消除。不過保溫時間影響不如溫度升高影響來的明顯。

裂紋是降低焊接結(jié)構(gòu)使用性能最危險的焊接缺陷之一，焊縫中禁止出現(xiàn)任何形式的裂紋。 焊接裂紋是指在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，使材料的原子結(jié)合遭到破壞，形成新界面而產(chǎn)生的縫隙。 按照焊接裂紋的產(chǎn)生條件，可以分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂和應(yīng)力腐蝕裂紋，以下重點介紹最常見的裂紋形式——焊接熱裂紋。

1.1裂紋缺陷及產(chǎn)生原因分析奧氏體不銹鋼封頭產(chǎn)生的裂紋原因主要有以下幾個方面：一是封頭翻直邊過程中引起加工硬化，產(chǎn)生第三種殘余應(yīng)力，直邊段內(nèi)表面承受較大的拉應(yīng)力產(chǎn)生宏觀內(nèi)應(yīng)力，翻直邊過程中冷旋壓工藝的旋壓速度過快、旋壓施加的壓力過高以及冷沖壓工藝的沖壓速度過快、上下模間隙控制不當(dāng)都有可能產(chǎn)生裂紋；二是端口裂紋的產(chǎn)生主要是由于坯料切割過程中，切割面不平整，在壓制過程中，產(chǎn)生應(yīng)力集中而形成的；三是焊縫熱影響區(qū)熔合線晶粒粗大

1、焊后熱處理可以松弛焊接殘余應(yīng)力 隨著熱處理溫度升高和保溫時間延長，焊接區(qū)殘余應(yīng)力相應(yīng)降低，當(dāng)溫度升高到超過550℃，殘余應(yīng)力可以認(rèn)為完全消除。不過保溫時間影響不如溫度升高影響來 的 明顯。