低周疲劳荷载作用下，焊材破坏过程由损伤累积引起，循环过程中，塑性应变累积，使材料性能不断劣化，焊材属于循环软化材料，材料性能退化表现有刚度退化，循环应力幅值退化，滞回环耗能能力降低。下面以材料应力幅值随循环周数的变化来对焊材损伤累积过程进行分析。为考察不同加载应变幅值时，循环过程各阶段所占比重，将循环周数无量纲化。由将一个循环记作两个半循环，由此，将循环半周数（N）除以各试件总循环半周数（Nmax），无量纲化（记η＝N／Nmax），作应力幅值随无量纲参数η变化的曲线，如图3-7。

（1）总循环半周数

焊材在循环荷载作用下加载到破坏，循环总半周数统计如表3-3。可以看出，焊材循环寿命随着加载应变幅值的增大而减小，说明应变幅值会影响焊材的循环退化速率和损伤累积速率，应变幅水平越大，循环退化速度越快，试件更早发生破坏。母材为Q345钢的焊材比Q235钢的焊材循环半周数明显增多，表明材料强度对损伤退化和损伤累积速度也有影响。对于低周疲劳破坏，材料进入塑性状态，循环过程伴随着大量塑性应变累积，与高周疲劳相比更应考虑损伤累积的影响。

表3-3　循环荷载作用下焊材的循环寿命

图3—7　焊材应力幅值-无量纲循环半周数（σm-η）关系曲线图(www.daowen.com)

（2）应力幅值退化阶段

图3-7为焊材应力幅值随循环周数增加的变化曲线，由图可以看出，除部分焊材试件在起初有很短暂循环硬化现象外，应力幅值随循环周数增加持续减小，进一步说明焊材为循环软化材料，与滞回曲线分析结果一致。其应力幅值退化基本分为3个阶段，分别对应于低周疲劳试验中裂纹开展的三个阶段。当循环达到约20%以前，应力幅退化速率较快，相当于疲劳裂纹开展阶段；当循环达到极限寿命约20%以后，逐渐进入稳定阶段，该阶段对应疲劳裂纹稳定发展阶段，此时应力幅值退化很慢，维持稳定，该阶段也是疲劳损伤过程中持续最长的阶段；当循环达到80%～90%极限寿命时，应力幅值急剧退化，随后试件迅速破坏，这个阶段为第三阶段，对于疲劳破坏阶段，应力幅随循环数增加快速退化。

（3）试件型号、焊接方式、应变幅值对损伤退化过程的影响

观察图3-7中相同试件在不同应变幅加载情况下应力幅值退化情况。可以看出不同应变幅值作用下，应力幅退化在第二阶段都可以保持稳定，区别不大。但在第三阶段不同应变幅水平下曲线走向有一定差别，应变幅值越快，相同型号的焊材在起始阶段应力幅退化速度越快；而应变幅越大，相同型号焊材在第三阶段应力幅值退化越晚，但是退化速度大于较小应变幅试件。焊材损伤累积速度随着加载最大荷载值的增大而加快。

图3-7g和3-7h为Q235钢的焊材和Q345钢的焊材试件的σm-η曲线。对比发现，Q235钢的焊材应力幅退化比Q345钢的焊材快，WB试件曲线集中程度比WA试件高，说明加载应变幅值对Q235钢焊材损伤累积退化的影响大于Q345钢的焊材。Q235和Q345钢的焊材（1）号试件为对接焊缝试件，应力幅值低于相同工况下的角焊缝试件。而单向拉伸试验结果表明，焊材与其母材相比，屈服强度和极限应力强度均有明显提高，且刚度增大，材料明显变脆，角焊缝试件相比对接焊缝试件应力幅值和刚度增大更为明显，说明对接焊缝焊接过程对焊材性能的影响相较角焊缝焊接过程小。