低匹配对接接头的抗冲击等承载设计方法

董志波 卢伟泽 相靓宇 方洪渊

哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨，150001

0 引言

在传统的焊接过程中，常采用与母材强度相等的焊接材料组成等强接头。但对于高强钢而言，等强接头的冷裂倾向较为严重，在抗疲劳和韧性方面表现较差[1-4]。如果使用强度稍低的焊接材料组成高强钢低匹配焊接接头，则能够解决冷裂的问题并增强韧性[5-6]。但该类接头的缺点是母材与接头无法达到等匹配的强度。

为了解决上述问题，方洪渊[7]提出了等承载能力的概念，舍弃了单纯追求焊缝强度高的观念，并提出了使焊接接头与母材等承载的思想；赵智力等[8-10]提出了静载条件下低匹配对接接头的等承载设计方案，仅将母材和熔敷金属的性能参量作为焊接接头设计的初始参量，并制定了设计准则。

实际工程中的焊接结构不仅会处于静载环境下，还可能处于冲击环境下。冲击载荷属于动载，所产生的情况比静载复杂，依据静载设计的等承载接头将不再适用[11]。因此，如何进行等承载设计，使冲击载荷下接头不先于母材发生破坏，具有重要的工程意义[12]。

对于承受冲击载荷的焊接接头，要建立其等承载关系，需要寻求能体现材料抗冲击能力的纯性能参量。冲击功是衡量材料韧性的指标，可以表征材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。但是，冲击功是与试件几何形状有关的参量，不能直接用于等承载设计。

本文通过研究A921钢极限抗冲击能量与试件抗弯能力的关系，建立了母材与焊接接头之间的抗冲击等承载关系，并设计了低速冲击条件下的抗冲击焊接接头。……