根据弧隙中电弧压降以及电场强度的变化规律可以分成3个区域，即靠近阴极的近阴极区、靠近阳极的近阳极区和弧柱区。近阴极区和近阳极区又被称为近极区。不同于近阴极区和近阳极区，弧柱区不存在空间电荷，所以弧柱区的特性类似金属电阻，弧柱区的电场强度E沿弧长可以看作常数。......
2025-09-29
金属结构焊接区微观缺陷与演化特性分析
【摘要】：发生在钢结构的焊连接处等易损部位的损伤演化过程是一个细观层次上的初始缺陷演化成宏观损伤的过程，在这个过程中，微细观缺陷附近首先产生应力集中，局部高应力的作用驱使微细观缺陷演化为更大的缺陷，并最终导致构件或结构的破坏。
大型钢结构在建造和施工过程中留下的缺陷，如果是细观尺度上的缺陷就难以被现场检验发现。尤其是焊接缺陷在钢结构的制造和施工过程中是不可避免的，初始缺陷的存在使焊接局部的材料劣化，焊接还造成局部构形突变和内部留下残余应力，这些都会使得结构承受荷载时在焊接局部产生应力集中。当应力集中区域的热点应力达到损伤演化临界条件或材料的断裂强度时，焊接局部就会发生损伤演化或萌生裂纹，甚至发生局部破坏。如图2.1所示的大跨桥梁钢箱梁结构中，大量焊接接头的焊趾区域必然存在焊接缺陷。这些先天存在细观缺陷在结构运营载荷的长期作用下必然会发生局部应力集中和细观损伤演化，成为结构中损伤演化的发源地。从这个意义上来看，更小的材料微尺度上存在的孔洞成核、微裂萌生等微观损伤行为就不会成为结构损伤演化的主导因素，而是由钢结构中的先天性初始细观缺陷（例如焊接缺陷）引起的损伤演化来取代。
发生在钢结构的焊连接处等易损部位的损伤演化过程是一个细观层次上的初始缺陷演化成宏观损伤的过程，在这个过程中，微细观缺陷附近首先产生应力集中，局部高应力的作用驱使微细观缺陷演化为更大的缺陷，并最终导致构件或结构的破坏。研究表明，材料内部细观缺陷的几何特性（如缺陷占比、大小、形状、位置等）不同，由此导致的损伤跨尺度演化使得结构的宏观强度和性能劣化速度是不同的，而且细观缺陷的几何特性还会影响到结构的失效路径。也就是说材料与结构中的细观缺陷的几何分布特征不仅决定了其初始损伤特性，还显著地影响结构中的损伤从细观到宏观的跨尺度演化过程，并且这种影响的机理至今仍不甚清楚。因此，为了揭示钢结构中损伤跨尺度演化的规律，我们的工作必须从认识结构焊接区的微细观缺陷及其演化特性开始。(https://www.chuimin.cn)
图2.1 大跨桥梁钢箱梁结构中的焊接节点、焊接细节及其缺陷
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2025-09-29
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