1、 S T U D I E S O N S T R E S S D I S T R I B U T I O N I N S P O T W E L D E D L A P J O I N T S A N D T H E F A T I G U E B E H A V I O R O F T H E J O I N T S,、。,。:。,。T G4 05 T G4 04A b s t r a c t Ba s e d o n t h e h a r d n e s s a n a l y s e s o f a c t u a l s p o t w e l d e d j o i n t s,a
2、 c o m p u t a t i o n a l m o d e l t h a t c o n s i s t s o f n u g g e t,HAZ a n d b a s e m e t a l i s e s t a b l i s h e d f o r t h e s i n g l e p o i n t s p o t w e l d e d l a p j o i n t s.U s i n g m e t h o d o f t h r e e-d i m e n s i o n a l F EM a n a l y s i s,w h o l e s t r e
3、s s d i s t r i b u t i o n i n t h e j o i n t s i s a r e o b t a i n e d.R e s u l t s s h o w e d t h a t h i g h s t r e s s c o n c e n t r a t i o n a r o u n d t h e s p o t w e l d e d g e m a y b e t h e d e t e r m i n a b l e f a c t o r f o r i n i t i a l i z i n g a n d p r o p a g a
4、t i n g o f t h e h i g h c y c l e f a t i g u e c r a c k.Be c a u s e o f t h e h i g h s t r e s s e s n e a r b y t h e s p o t w e l d e d g e,t h e h i g h c y c l e f a t i g u e c r a c k m a y i n i t i a l i z e a n d p r o p a g a t e i n t h e b a s e m e t a l.K e y w o r d ss p o t w
5、e l d in g,f in i t e e l e m e n t,s t r e s s a n a l y s is,f a t i g u e 1 1,2,。,。,。,、,。1。1a d E,d N,d H AZ。1b,。,。R a d a j 3 H a h n 4,1973 8,。19970724,19970902。1 Fi g.1 C o n s t r u c t i o n a n d h a r d n e s s d i s t r i b u t i o n o f t h e s p o t w e l d z o n e,。S a t o h 5,。,。,。,。:
6、,。,。,2 F EM Fi g.2 S h a p e a n d d i m e n s i o n s o f t h e s p e c i m e n f o r EFM a n a l y s i s。(b)(b)Fi n i t e e l e m e n t m e s h e s o f o v e r l a p a n d s p o t r e g i o n s(a)(a)Gl o b a l f i n i t e e l e m e n t m e s h 3 Fi g.3 M e s h d i v i s i o n i n f i n i t e e l e
7、 m e n t a n a l y s i s2 2。1a。X,。F EM、,。,0.02 m m。3 FEM,1 4 76,2287。1。08 Al。P=1.8 k N,2.5 k N,3.2 k N,S A P 91。P=3.2k N。,。3 3.1,。P=2.5 k N。(2),272 1998 1 T a b.1 M e c h a n ic a l p r o p e r t ie s o f m a t e r ia ls u s e d in f i n it e e l e m e n t a n a ly s i s E/M P a e s/M P a E t/M P a
8、G/GP a 190 000 0.25 160 2 000 76 200 000 0.20 4 50 1 800 83.84 200 000 0.20 600 1 800 83.3 4。4、X。,M i s e s、。(-10 m m X-2.5m m)。,。(-2.5 m m X 2.5 m m),。,。,。4、Fi g.4 D i s t r i b u t i o n o f s t r e s s e s a t t h e m i d l i n e s o f i n n e r a n d o u t e r s u r f a c e s i n p l a t e l a p
9、 r e g i o n e X e Z。、。e X e Z,。,X,。,X、Z。e X e Z,。,e X e Z,。5,5 Fi g.5 De f o r m e d c o n f i g u r a t i o n o f o v e r l a p r e g i o n i n t h e s p o t w e l d e d j o i n t,。f Z X,;,。,;,。3.2,。,(2.3 5 m m、2.5 m m、2.65 m m)273 20 4:6 Fi g.6 D i s t r i b u t i o n o f s t r e s s e s a t a n
10、d n e a r t h e p e r i p h e r y o f t h e s p o t w e l d(6)。(7),0 180。6,(R=2.5 m m)M i s e s 0 90,90 180,=90,=0=180。7,2,1 3。(R=2.3 5m m),。,。(R=2.65 m m),0 90 7 Fi g.7 S c h e m a t i c o f t h e o v e r l a p r e g i o n i n s p o t w e l d e d j o i n t,90 18 0,。,e X e Z,=0,=90;90 18 0,=18 0。4 X
11、,。7 1 2,2 3。,(5),。f Z X M i s e s,7 2,。3.3,。,7 2 1,。8(=0)(=90)。8,M i s e s。,M i s e s,=90=0;,。e X e Z。e X e Z R,R;e X e Z 274 1998 8 Fi g.8 S t r e s s d i s t r i b u t i o n i n s p o t w e l d a l o n g t w o d i r e c t i o n s,。f Z X R,=90=0,R。,。,。4,。9 Fi g.9 P a t t e r n s o f f a t i g u e c
12、 r a c k i n s p o t w e l d,。9。,9a,。9 b,。,。S a t o h 5,。,(e X 1 000 M P a,e Z 800 M P a),2,。,。5,;。,;,;。(279)275 20 4:4 Fi g.4 I n f l u e n c e o f m e m b r a n e s t r e s s d u e t o r o t a t i o n a l s p e e d c h a n g e a t t h e s a m e t o g u e 8.268 7 M P a 156.3 3 6 M P a,B(2,T=60)24.0
13、8 M P a 4 69.52M P a。,10%,4、9、B 4 6.3 1%、4 4.77%4 6.25%。()。4 T a b.4 E a c h p o in t s t r e s s o n t h e m e m b r a n e d u e to d if f e r e n t r o t a t io n a l s p e e d a t t h e s a m e t o r g u e M P a N m 1 4 7 10 133 6 9 12 15B 3 0007.618 7 8.750 8.03 1 2 4.4 02 3.890 76.267 5.871 8.2
14、 68 7 7.004 3.782 424.086 00025.4 73 28.987 26.058 13.64 5 9.693 619.63 7 18.4 08 26.73 3 23.63 5 13.61579.5669 00055.23 3 62.718 56.14 3 29.123 19.4 944 1.93 3 3 9.3 24 57.524 51.3 59 3 0.08172.0715 000150.62 170.85 152.6 78.74 7 51.103113.4 9 106.4 7 156.3 4 14 0.22 82.8144 69.525,。,m。,。,、。,;,。,;。
15、,。1.,1980(2):21 54.2 A B.,1983(6):3 8 53.3.,1981(6):9 13.4.,1987(1):3 7 4 5.5,.,1986(3):3 4 4 0.(275),M i s e s,;,;,。,。(289)279 20 4:9 H Fi g.9 N o m i n a l m o d e l H c o n t r o l i m p u l s e t i m e r e s p o n s e 8 H Fi g.8 P a r a m e t e r p e r t u r b a t i o n m o d e l H c o n t r o l
16、 f r e q u e n c y r e s p o n s e V V=0.01,K 2(s)。7、8 H y/w,10 H Fi g.10 P a r a m e t e r p e r t u r b a t i o n m o d e l H c o n t r o l i m p u l s e t i m e r e s p o n s e。,H H 9、10。,H,。5,H。,。,H。1 Z a m e s G.Fe e d b a c k a n d o p t i m a l s e n s i t i v i t y:m o d e l r e f e r e n c
17、e t r a n s f o r m a t i o n s m u l t i p l i c a t i v e s e m i n o r m s a n d a p p r o x i m a t e i n v e r s e s.I EEE T r a n s.Au t o.C o n t r.,1981,26:3 01 3 20.2 D o y l e J C,Gl o v e r K,K h a r g o n e k a r P P,e t a l.S t a t e s p a c e s o l u t i o n s t o s a n d a r d H 2 a n
18、 d H C o n t r o l p r o b l e m s.I EEE T r a n s.Au t o.C o n t r.,1989,3 4:83 1 84 7.3 K w a k e r n a a k H.M i n m a x f r e q u e n c y d o m a i n p e r f o r m a n c e a n d r o b u s t n e s s o p t i m i z a t i o n o f l i n e a r f e e d b a c k s y s t e m s.I EE E T r a n s.A u t o.C o
19、 n t r.,1985,3 0(10):994 1001.4 K w a k e r n a a k H.R o b u s t c o n t r o l a n d H o p t i m i z a t i o n-t u t o r i a l p a p e r.Au t o m a t i c a,1993,29(2):255 273.5 K h a r g o n e k a r P P,P e t e r s e n I R,Z h o u K M.R o b u s t S t a b i l i z a t i o n o f u n c e r t a i n l i
20、n e a r s y s t e m s:q u a d r a t i c s t a b i l i z a b i l i t y a n d H c o n t r o l t h e o r y.I EEE T r a n s.Au t o.C o n t r.,1990,3 5(3):3 56 3 61.(279)1 R a d a j D.L o c a l f a t i g u e s t r e n g t h c h a r a c t e r i s t i c v a l u e s f o r s p o t w e l d e d j o i n t s.En
21、g i n e e r i n g Fr a c t u r e M e c h a n i c s,1990,3 7(1):24 5 250.2 R a d a j D.S t r e s s s i n g u l a r i t y,n o t c h s t r e s s a n d s t r u c t u r a l s t r e s s a t s p o t-w e l d e d j o i n t s.En g i n e e r i n g Fr a c t u r e M e c h a n i c s,1989,3 4(2):4 95 506.3 R a d a
22、 j D.S t r u c t u r a l c o n c e n t r a t i o n a t s p o t-w e l d e d j o i n t s:i m p r o v e d m o d e l,c o m p a r i s o n o f r e s u l t s,s t r e s s s i n g u l a r i t y.W e l d i n g i n t h e W o r l d,1990,28(9/10):183 189.4 H a h n O,W e n d e r B,P a d e r b o r n.Fi n i t e-e l
23、e m e n t-a n a l y s e e i n e r a u f z u g b e a n s p r u c h t e n e i n s c h n i t t i g e r l a p p t e n w i d e r s t a n d s-p u n k t s c h w e iv e r b i n d u n g m i t h i l f e u n t e r s c h i e d l i c h e r s t r u k t u r m o d e l l e.S c h w e ie n u n d S c h n e i d e n,1983
24、,3 5(4):174 178.5 S a t o h T,Ab e H,N i s h i k a w a K,e t a l.O n t h r e e-d i m e n s i o n a l e l a s t i c-p l a s t i c s t r e s s a n a l y s i s o f s p o t-w e l d e d j o i n t u n d e r t e n s i l e s h e a r l o a d.T r a n s a c t i o n o f t h e J a p a n W e l d i n g S o c i e t y,1991,22(1):4 6 51.28 9 20 4:H