异种铝合金氩弧焊接头的疲劳性能分析与寿命预测

采用MTS809材料试验机对6061铝合金与7075铝合金异种金属氩弧焊对接接头进行了恒幅疲劳测试,并使用TESCAN VEGA3扫描电镜观察了典型试件的疲劳断口.结果表明:保留余高的试件疲劳寿命要高于去除余高的疲劳寿命,疲劳试件的断裂位置位于焊缝中间部位.分别采用缺口应力法和线弹性断裂力学法对两种焊接接头进行了疲劳寿命预测,其预测寿命与实验寿命基本在3倍误差带之内.两种方法对去除余高的焊接接头的预测结果优于保留余高的预测结果.

7075/2A12异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头疲劳寿命预测研究

对7075/2A12异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头进行了疲劳加载测试,并观察了疲劳断口特征。根据实际试件结构建立局部应力应变法和缺口应力法有限元模型,对焊缝区域进行应力应变分析;结合Soderberg修正方程对Manson-Coffin(MC)模型中应力部分进行修正,再根据有限元分析结果,使用局部应力应变法和缺口应力法对异种铝合金搅拌摩擦焊搭接接头进行疲劳寿命预测。试验结果表明,有效搭接厚度严重影响试件的疲劳寿命;位于受载7075前进侧的钩状缺陷比7075后退侧钩状缺陷对疲劳寿命的影响大。与试验结果相比,局部应力应变法中,2组试件最小板厚处疲劳寿命的预测结果都要比钩状缺陷根部处疲劳寿命的预测精度高。部分试件结合Soderberg方程修正的MC模型预测误差大部分都在2个因子之内,而Smith-Watson-Topper(SWT)模型和其他MC修正模型预测结果均在3个因子之内,Sachs修正的MC模型和Morrow修正的MC模型的预测结果相近;缺口应力法中,部分试件预测结果较好,误差在2个因子之内。

两级加载下双点拉剪点焊试件的疲劳损伤分析

根据低碳钢双点拉剪点焊试件的恒幅加载疲劳实验结果,拟合出试件的S-N曲线,使用线性和非线性疲劳损伤累积理论对两级加载下试件剩余疲劳寿命进行了预测。两级加载的剩余疲劳寿命预测结果表明,线性损伤累积方法的预测结果稍好于非线性预测结果。针对非线性疲劳损伤累积方法的预测结果不理想,考虑实验时试件的载荷间的相互作用,分别提出Manson-Halford模型和Ye模型的修正模型。改进后的模型对剩余疲劳寿命的预测结果有一定的改善,并且预测结果也比线性预测结果较好。

AZ31B/TA15异种材料电阻点焊接头的疲劳寿命预测

对镁合金AZ31B/钛合金TA15异种材料电阻点焊拉剪接头进行了恒幅疲劳测试,并使用扫描电镜观察了疲劳断口特征。在实验中观察到,在不同的载荷水平下,试件有两种失效模式。在实验结果的基础上,对点焊试件建立有限元模型,分析了焊点附近的弹塑性应力应变。进而分别应用缺口应力法和局部应力应变法预测点焊接头的疲劳寿命,并与实验寿命进行比较,同时也对其他论文中的相关数据进行了探讨。有限元分析及疲劳寿命预测结果表明:应力、应变集中主要位于焊核周围的缺口根部的镁合金一侧;试件表面的电极压痕深度对于疲劳预测结果影响不大;缺口应力法预测的疲劳寿命与实验寿命相比,结果相对保守;而使用局部应力应变法中的两种损伤式预测结果表明,Smith-Watson-Topper(SWT)法预测的结果比Manson-Coffin(MC)法更合理。