基于交流电势落差法(ACPD)测量不锈钢焊接管节点疲劳裂纹扩展过程

不锈钢焊接管节点结构是钢管节点中最主要的部位，因为这个部位存在很高的应力集中和焊接残余应力，所以当不锈钢焊接管节点承受循环疲劳荷载时，经常会在焊趾处萌生疲劳裂纹，了解焊接部位疲劳裂纹的扩展过程对评价管节点疲劳强度具有重要的意义，本文介绍了一种交流电势落差发(ACPD)测量管节点中裂纹扩展过程的原理和应用，并通过试验测试得到了一个足尺焊接K节点在复合倚载作用下的疲劳断裂过程．

不锈钢焊接钢管结构在工程中应用越来越广泛，尤其是在体育场、桥梁、海洋平台和展览馆等各种结构中成为最常见的结构形式．这种不锈钢焊接钢管结构是通过焊接将各种不同形状和管径大小的空心钢管焊接到一起而形成的平面或空间管桁架结构．在管结构中，各个空心钢管焊接部位一般称为管节点，它是铜管结构中非常关键的部位。在这个部位既由于刚度不连续而存在非常大的应力集中现象，又由于焊接而造成焊趾处存在三向同号焊接残余拉应力现象。由于这两个原因，焊接节点处是疲劳破坏最容易发生的位置。

要准确评价一个不锈钢焊接管节点的疲劳寿命，最精确的方法是在基于了解疲劳裂纹扩展过程的形状尺寸的基础上，通过线弹性断裂力学方法计算裂纹尖端的应力强度因子，然后通过Paris定理，计算出裂纹在发生断裂前所能继续承受的循环次数。所以，如何测定管节点在疲劳失效过程中裂纹的发展过程就具有非常重要的意义。

交流电势落差法(ACPD)可以用来检测焊接结构中裂纹扩展的详细过程，所以可以用它来检测不锈钢焊接管节点结构中裂纹的扩展过程，并研究裂纹发展过程中遵循的规律．

ACPD测量裂纹扩展的原理

ACPD是一种基于交流电势落差理论检测焊接钢结构中疲劳裂纹形状发展过程的技术。这种方法的基本思路是用一种高频(如5KHz)交流电通过导体，促使电流在表面内很浅的层内流动。高渗透性和导电性的材料具有较小的表层深度，例如，在5 kHz的频率下，仅有0.1 mm量级的表层深度。

ACPD能够较精确地测量裂纹最深点处的发展过程，并且可以据此计算得到衡量裂纹疲劳寿命的应力强度因子值。