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焊接接头的材料非均质特性、几何不连续性、焊接缺陷及焊接残余应力等因素，使焊接接头处更容易萌生疲劳裂纹，是整个焊接结构中的薄弱环节。因此，研究焊接接头疲劳性能及其设计方法对机械结构的完整性评定具有重要意义。本文以汽轮机转子钢焊接接头为研究对象，主要工作及结论如下: (1)以CrMoV-CrMoV转子钢焊接接头为研究对象，分别进行了不同结构试样在300℃应力比R=-1条件下的高周疲劳性能测试。结果表明:非对称结构试样具有更为强烈的动态应变时效，在应力控制模式下，动态应变时效提高疲劳强度，因而导致非对称结构试样疲劳强度高于对称结构试样。因此，对称型结构试样应作为焊接接头疲劳测试试样。 (2)以CrMoV-CrMoV转子钢焊接接头为研究对象，分别进行了焊接接头和母材试样在300℃应力比R=-1条件下的高周疲劳性能测试。结果表明:焊接接头动态应变时效来自于焊缝金属;在高应力水平下，动态应变时效导致焊接接头疲劳强度高于母材疲劳强度;但在低应力水平下，焊接缺陷导致焊接接头疲劳强度低于母材疲劳强度。 (3)以9％Cr-CrMoV转子钢焊接接头为研究对象，分别进行了焊接接头和母材试样在500℃应力比R=0条件下的高周疲劳性能测试。结果表明:CrMoV侧热影响区软化区的形成和焊接缺陷的引入导致焊接接头疲劳强度低于两种母材疲劳强度，且随着疲劳寿命增加，焊接接头与母材疲劳性能差异增大。 (4)对比分析了CrMoV-CrMoV及9％Cr-CrMoV转子钢焊接接头测试结果。表明:焊接接头拉伸行为与高周疲劳行为之间不存在完全的一致性;焊接接头疲劳断裂存在两种不同的控制模式:在高应力水平下为强度控制，在低应力水平下为缺陷控制，从而揭示了焊接接头疲劳断裂位置随应力水平降低向焊缝金属处转移的本质原因;焊接接头疲劳强度削弱系数存在明显的寿命（时间）相关性。结合现有的焊接接头抗疲劳设计规范，指出将试验数据转为设计数据时必须考虑数据外推、评定应力确定方法、尺寸效应、缺陷评定、环境因素以及有限元分析等因素，并给出了具体实施意见。