低合金高强钢焊接接头设计原则可分为高匹配、等匹配和低匹配。然而按照等强或高匹配进行焊接时,容易产生冷裂纹、接头脆化和软化等问题,造成接头可靠性下降。目前主要采用焊前预热和焊后热处理等工艺措施进行控制,造成焊工工作条件恶劣,生产成本增加。低匹配设计接头冷裂纹倾向小,焊接时可降低预热温度或者不预热,但承载能力有所下降。本文拟研究低匹配等承载接头,以数值模拟与试验相结合的方式,考察低匹配等承载接头的静载承载能力及疲劳性能。期望在不降低低匹配接头承载能力的前提下,充分发挥低强焊缝高韧性和抗冷裂纹能力。有限元模拟分析表明,接头的承载能力受材料力学性能和接头应力分布的影响,调整接头几何参数可以降低接头薄弱区应力集中系数,使低强焊缝和高强母材同时发生屈服,达到低匹配接头的“等承载”效果,提高低匹配接头的承载能力。拉伸试验结果表明,通过接头形状设计能够达到静载“等承载”的设计目的,且“等承载”设计对接接头的极限裂纹尺寸大于母材,“等承载”设计降低了高强钢接头对裂纹缺陷的敏感程度。疲劳试验结果表明,与削平对接接头相比,相同匹配比的“等承载”设计对接接头疲劳强度和寿命显著提高,且匹配比越低,提高的效果越显著。在高应力区,“等承载”设计对接接头的疲劳强度与削平等匹配接头非常接近;在低应力区,随匹配比降低疲劳寿命有所降低,0.59屈服强度匹配比的“等承载”设计接头对应1×10~7循环的疲劳强度较焊态等匹配对接接头提高了110%,可达到削平等匹配接头的80%。证明了低匹配接头“等承载”设计的可行性。低匹配“等承载”设计接头的薄弱区转移到母材区,因此在焊接结构的设计过程中,承受静载和疲劳载荷的承载构件可按母材强度进行设计。