多点点焊件疲劳寿命分析

根据ST12钢的双点及三点拉剪电阻点焊试件的恒幅疲劳测试结果,分别使用缺口应力法和等效结构应力法进行疲劳寿命预测。在使用缺口应力法时,按试件的实际尺寸和国际焊接学会(International institute of welding, IIW)推荐标准,分别建立了双点和三点拉剪试件的三维实体有限元模型进行弹性应力分析,从有限元分析结果提取von Mises最大应力变化值,结合IIW推荐标准中的S-N曲线对试件进行疲劳寿命分析预测;在使用结构应力法时则采用梁壳混合单元进行有限元应力分析,并且根据主S-N曲线进行疲劳寿命预测。结果表明,在低周疲劳范围内,缺口应力法和等效结构应力法预测的结果相对于试件的实际寿命有较好地相关性,其中等效结构应力法的结果更接近实验寿命结果。

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。

含隧道缺陷铝合金FSW搭接接头疲劳寿命预测

本文对含隧道缺陷的铝合金搅拌摩擦焊(FSW)搭接试件进行恒幅疲劳测试,并对接头断裂位置进行了观测,分析隧道缺陷对于铝合金FSW搭接接头疲劳强度的影响。分别采用缺口应力法和线弹性断裂力学法建立了相应有限元模型,分析了模型应力集中区域的应力变化,利用有限元应力分析结果数据预测接头疲劳寿命。结果表明,两种方法都可以用来预测含隧道缺陷铝合金FSW焊件的疲劳寿命,缺口应力法预测结果与实验结果较为接近,线弹性断裂力学法预测结果较为保守。实验结果及有限元分析结果表明,在本试验中隧道缺陷对疲劳强度影响较小,钩状缺陷对疲劳强度影响较大。