1、镁/铝合金焊接接头疲劳评定的热点应力法研究【摘要】 基于轻质高强、资源丰富、易于回收利用等一系列优点,镁合金和铝合金材料在焊接结构领域得到越来越广泛的应用。有关资料显示,在焊接结构失效事例中,70%-90%的事故是由于焊接接头的疲劳断裂造成的,因此,焊接接头是决定焊接结构疲劳性能的关键部位。所以,研究镁合金和铝合金焊接接头疲劳评定方法对于焊接结构的安全性具有重要的理论意义和应用价值。本文主要对 AZ31B 镁合金常用焊接接头进行热点应力疲劳评定研究,对 5A06 铝合金焊接接头进行热点应力和体积法评定研究,对两种评定方法结果进行对比,最后将 AZ31B 镁合金和 5A06 铝合金焊接接头在不同
2、评定方法下的疲劳性能进行比较分析。研究表明,对 AZ31B 镁合金的对接接头、横向十字接头、纵向十字接头和侧面连接接头四种焊接接头试验数据直接拟合得到的名义应力 S-N 曲线斜率 m 分别为 4.49、3.39、3.37和 2.61,N=2106 次循环时的特征疲劳强度分别为 34.75 MPa、19.31 MPa、25.30MPa 和 23.51MPa;热点应力 S-N 曲线斜率 m分别为 4.47、3.45、3.39 和 2.64,N=2106 次循环时的疲劳强度分别为 42.07MPa、29 更多还原【Abstract】 Based on a series of advantages,
3、such as light weight and high strength, abundant resources and be apt to recycle, magnesium alloy and aluminum alloy are widely applied to welded structures field. It is reported that about 70%-90% failure accidents involving welded structures due to fatigue fracture in welded joints, so the fatigue
4、 property of welded joints is a key character that affects welded structures. Consequently, study on fatigue evaluation of magnesium alloy and aluminum alloy welded jo. 更多还原 【关键词】 AZ31B 镁合金； 5A06 铝合金； 焊接接头； 热点应力；疲劳评定； 体积法； 【Key words】 AZ31B magnesium alloy； 5A06 aluminum alloy； welded joints； hot sp
5、ot stress； fatigue resistance； volumetric approach； 摘要 4-6 ABSTRACT 6-8 第一章 绪论 12-21 1.1 选题背景及意义 12-13 1.2 焊接结构疲劳强度的主要影响因素 13-15 1.2.1 应力集中的影响 13-14 1.2.2 近缝区金属性能变化的影响 14 1.2.3 焊接残余应力的影响 14-15 1.3 焊接接头疲劳评定方法介绍 15-17 1.3.1 名义应力评定方法 15-16 1.3.2 热点应力评定方法 16 1.3.3 缺口应力评定方法 16-17 1.3.4 断裂力学评定方法 17 1.3.5
6、局部法评定方法 17 1.4 焊接接头疲劳评定国内外研究动态 17-19 1.5 本文研究内容及技术路线 19-21 1.5.1 研究内容 19-20 1.5.2 研究路线 20-21 第二章 热点应力方法的基本理论 21-34 2.1 引言 21 2.2 热点应力方法概述 21-24 2.2.1 热点应力的概念及应用范围 21-22 2.2.2 热点应力的界定及组成 22-23 2.2.3 热点应力的外推原理 23 2.2.4 热点应力的分析方法 23-24 2.3 热点应力方法在板结构中的应用 24-26 2.3.1 热点的类型 24 2.3.2 热点应力的应变测量 24-26 2.3.3
7、 热点应力的有限元计算 26 2.4 热点应力有限元分析的主要影响因素 26-33 2.4.1 “a“型热点 26-30 2.4.2 “b“型热点 30-33 2.5 本章小结 33-34 第三章 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力法疲劳评定 34-57 3.1 引言 34 3.2 疲劳试验 34-42 3.2.1 试验材料 34 3.2.2 疲劳试件的制备 34-36 3.2.3 局部几何尺寸的测量 36-41 3.2.4 疲劳试验设备和方法 41-42 3.3 AZ31B 镁合金焊接接头名义应力法疲劳评定 42-46 3.3.1 AZ31B 镁合金焊接接头名义应力疲劳试验结果 42-43
8、3.3.2 疲劳试验数据分析方法 43-44 3.3.3 AZ31B 镁合金焊接接头名义应力 S-N 曲线 44-45 3.3.4 AZ31B 镁合金焊接接头名义应力 S-N 曲线分析 45-46 3.4 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力疲劳评定 46-56 3.4.1 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力的应变测量 46-47 3.4.2 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力有限元计算 47-51 3.4.3 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力试验结果 51-52 3.4.4 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力 S-N 曲线 52-53 3.4.5 AZ31B 镁合金焊接接头热点应力 S-N
9、曲线分析 53-56 3.5 本章小结 56-57 第四章 5A06 铝合金焊接接头热点应力法疲劳评定 57-80 4.1 引言 57 4.2 疲劳试验 57-60 4.2.1 试验材料 57 4.2.2 疲劳试件的制备 57-58 4.2.3 局部几何尺寸的测量 58-60 4.3 5A06 铝合金焊接接头名义应力法疲劳评定 60-63 4.3.1 5A06 铝合金焊接接头名义应力疲劳试验结果 60-61 4.3.2 5A06 铝合金焊接接头名义应力 S-N 曲线 61-62 4.3.3 5A06 铝合金焊接接头名义应力 S-N 曲线分析 62-63 4.4 5A06 铝合金焊接接头热点应力
10、疲劳评定 63-71 4.4.1 5A06 铝合金焊接接头热点应力有限元计算 63-67 4.4.2 5A06 铝合金焊接接头热点应力试验结果 67-68 4.4.3 5A06 铝合金焊接接头热点应力 S-N 曲线 68-69 4.4.4 5A06 铝合金焊接接头热点应力 S-N 曲线分析 69-71 4.5 5A06 铝合金焊接接头体积法疲劳评定 71-77 4.5.1 体积法基本理论 71-73 4.5.2 5A06 铝合金焊接接头体积法有限元计算 73-76 4.5.3 5A06 铝合金焊接接头体积法 S-N 曲线 76-77 4.6 5A06 铝合金焊接接头三种疲劳评定方法的比较 77-78 4.7 本章小结 78-80 第五章 AZ31B 镁合金与 5A06 铝合金热点应力疲劳性能对比分析 80-85 5.1 引言 80 5.2 AZ31B 镁合金与 5A06 铝合金名义应力法疲劳性能对比 80-82 5.3 AZ31B 镁合金与 5A06 铝合金热点应力法疲劳性能对比 82-84 5.4 本章小结 84-85 第六章 结论 85-87 参考文献
