胶焊搭接接头的应力分布和疲劳行为研究

考察了胶焊接头焊点区的结构组成和硬度分布,建立了胶焊接头的计算模型,模型中计人了若干结构细节,使之与实际接头更为接近。计算并对比研究了胶焊和点焊、胶焊和胶接接头中的应力。通过疲劳试验获得了三种接头的－Ｎ曲线,研究了三种接头的疲劳性能和断裂特征。结果表明,数值分析所得应力与疲劳性能试验结果及试验现象吻合良好。在电阻点焊接头中采用胶粘剂,可大大改善电阻点焊接头的疲劳性能,而焊点对胶接接头的疲劳性能有不利影响。     

搭接长度对胶焊接头应力分布的影响

采用三维弹塑性有限元方法,对采用酚醛树脂和丙烯酸酯两种胶粘剂的胶焊单搭接头,研究了其搭接长度对接头中应力分布的影响,计算结果表明,酚醛树脂胶粘剂焊接头,搭接区边缘应力值高于焊点边缘应力值,丙烯酸酯胶粘剂的胸焊接头中,焊点边缘应力远高于搭接区边缘应力,搭接长度增大时,两种胶粘剂胶焊接头搭接区内,焊点边缘和搭接区边级处的峰应力值都减小,增中搭接长度可以提高胶焊接头的强度。     

板厚对不同胶粘剂胶焊单搭接头中应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元分析方法,研究了板厚对胶焊单搭接头中有效应力分布的影响。计算结果表明,板厚对不同胶粘剂胶焊接头中的有效应力分布有不同影响。对酚醛树脂胶粘剂胶焊接头,搭接区边缘应力高于焊点边缘,搭接区边缘是裂纹的起裂位置;随板厚增加,搭接区边缘的峰应力减小而焊点边缘应力变化不大,使应力分布趋于均匀,对提高接头强度有利。对丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头刚好相反。     

板厚对不同胶粘剂胶烛单搭接头中应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元分析方法,研究了板厚对胶焊单搭接头中有效应力分布的影响。计算结果表明,板厚对不同胶粘剂胶焊接头中的有效应力分布有不同影响。对酚醛树脂胶粘剂胶焊接头,搭接区边缘应力高于焊点边缘,搭接区边缘是裂纹的起裂位置;随板厚增加,搭接区边缘的峰应力减小而焊点边缘应力变化不大,使应力分布趋于均匀,对提高接头强度有利。对丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头刚好相反。     

点焊搭接接头中的应力分布及接头疲劳行为研究

基于实际点焊接头硬度分布的分析,建立了包括熔核,热影响区和母材的单点点焊搭接接头计算模型。用三维弹塑性有限元分析方法,全面分析了点焊搭接头的应力分布情况。分析结果表明：接头搭接区内表面上焊点边缘处的应力集中是接头高周疲劳裂纹起裂和扩展的决定因素。焊点边缘附近区域中的存在的高应力,导致高周疲劳裂纹由强度较低的母材起裂并扩展。     

汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究

基于对胶焊接头局部结构和硬度分布的分析,建立了胶焊接头的计算模型。同时,对胶焊搭接接头拉伸剪切试验的载荷—位移曲线作了讨论。采用所建立的模型进行有限元计算,获得了两种弹性模量胶粘剂胶焊接头和单纯点焊接头的应力场,所得结果证实了计算模型模拟胶焊接头的有效性。     

SPCC胶接点焊胶层气体的排出及超声C扫检测分析

制备SPCC板材电阻点焊胶接接头,并开展拉伸-剪切试验;建立胶接点焊接头的EulerLagrange分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中胶层受热气化过程对熔池产生的冲击;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对SPCC板材胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明:胶接接头和点焊接头的抗拉强度均值分别为10 518.325 N和10 164.421 N,胶层的加入提高了点焊接头的强度;胶接点焊过程中胶层气化后的高压气体从上下板之间的空隙排出,并在焊核区周围留下气体排出后的空腔区;基于超声C扫图像特征,将胶接接头分为导电胶层区、胶层气化后的气体排出的空腔区以及熔核区,检测分析结果与仿真分析相吻合。     

搭接长度对胶接接头工作应力分布影响的数值分析

运用弹塑性有限元法对单搭接金属胶接接头承载后的应力分布特征进行分析，重点研究搭接长度对分别采用酚醛树脂和丙烯酸酯制备的接头应力分布和接头强度的影响。结果表明，胶粘剂的性能对应力分布有较大影响，酚醛树脂胶粘剂制备的接头中胶瘤承担了相当多的载荷，且随搭接长度的增加,von Mises等效应力峰值和剪切应力峰值均趋于向胶层内转移，胶层中各部位的应力亦均有下降；当采用丙烯酸酯胶制备的接头时，胶瘤承载作用并不明显，其应力峰值出现在胶层中被粘物拐角处。     

混元胶接单搭接头的应力与刚度分析

拉剪胶接接头的峰值应力常发生在搭接区端头,而中间区的应力非常小,为降低应力集中,提高接头强度和连接效率,系统研究胶层变刚度的混元胶接技术,将高弹性模量的脆性胶置于中间区,而低模量的韧性胶置于搭接区边缘.以胶接理论为基础,考虑被粘物剪切应变,建立单搭拉剪混元胶接接头的线弹性应力和刚度解析模型.理论模型中的正应力和剪应力与有限元模型吻合得较好,证实理论模型的正确性.有限元和解析解均表明,混元胶接接头在搭接区端头的峰值剪应力分别较单一刚性胶和柔性胶胶接时下降了52.1%和24.4%,参数研究中确定了影响混元胶接接头应力和刚度分布特征的关键耦合参数.     

胶层尺寸对铝锂合金单搭接胶接接头剪切强度的影响

通过试验研究了不同胶层尺寸对铝锂合金单搭接胶接接头剪切强度的影响,并建立了相应的有限元模型,详细分析胶层厚度和搭接长度对应力分布的影响。结果表明:胶接接头的剪切强度随胶层厚度的增加先升后降,合理的胶层厚度为0.2～0.6mm;胶接接头的剪切强度随搭接长度的增加呈非线性增加,合理的搭接长度为12～16mm;有限元模拟结果与试验结果基本一致。     

镁合金激光胶接焊接头微观及力学性能

采用激光胶接焊焊接镁舍金，利用现代测试手段分析接头的微观组织特征，并分别研究激光焊、胶接和激光胶接焊3种接头在相同工艺参数下的剪切力和抗剥离力，在较好的工艺参数下，激光胶接焊焊缝成形良好。在激光热源的作用下，焊缝区内胶层受热分解并以气体形式逸出焊缝，并未影响焊缝的组织熔舍；焊缝边缘附近胶层炭化裂解，存在胶层失效区，虽减小胶层的承载面积，但该区域很窄，对接头的实际承载能力影响不大。激光胶接焊接头剪切力最大，胶接接头次之，激光焊接接头剪切力最小；激光胶接焊接头的抗剥离力远大于胶接接头的抗剥离力。激光胶接焊有效提高接头的实际承载能力，因此具有很大的发展潜力。     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

电极形状对铝-钢点焊接头组织及力学性能的影响*

研究6061-T6铝合金-SUS301L不锈钢异种金属电阻点焊接头的微观组织特点及电极形状的影响规律。结果表明,铝-钢点焊接头具有熔-钎焊特征,铝合金熔核由α-Al胞状晶、胞状树枝晶和树枝晶组成,铝/钢界面层具有双层结构,靠近铝熔核侧主要为细针状Fe₄Al₁₃,靠近不锈钢侧主要为Fe₂Al₅金属间化合物,接头主要为界面断裂模式,铝/钢界面是点焊接头最薄弱的区域。电极形状对铝合金-不锈钢点焊接头具有明显的影响。获得的优化电极形状为：不锈钢侧为圆形平面电极,电极端面直径为10 mm;铝合金侧为球面电极,球面半径为35 mm。在优化电极条件下,铝合金-不锈钢点焊接头的熔核直径、拉剪力及压痕率分别为7.5 mm、4.7 kN和13.5%。与采用F型电极相比,其熔核直径和拉剪力分别提高53.1%和56.7%,压痕率降低47.3%。因此,采用优化电极更有利于改善铝合金-不锈钢电阻点焊接头的力学性能及表面质量。     

Fatigue analysis of spot welded joints in suspension mounting part

Experimental and numerical analyses were performed to characterize the fatigue behavior of spot welded joints in suspension mounting of a passenger car body. Static and fatigue tests were carried out for the tensile-shear and cross-tension specimens. S-N curve and fatigue strengths were obtained from the fatigue test of various specimens. Nonlinear finite element analysis showed that fatigue behavior of spot welded joints could be well estimated in terms of Von Mises stress at the nugget edge. Fatigue behavior of spot welded joint was represented by Von Mises stress better than the fatigue load.     

镍铝青铜焊丝进行镁/镀锌钢板点焊的焊接性分析*

以镍铝青铜焊丝为填充材料,对AZ31B镁合金/镀锌钢板进行冷金属过渡点塞焊试验研究,分析镁板上孔直径对镁钢点塞焊接头力学性能的影响.并通过分析焊接接头微观组织及其元素分布状况来研究其连接机理。研究结果表明：使用镍铝青铜焊丝能够得到焊缝美观的镁/镀锌钢异种金属的连接接头。镁/钢板焊接接头的焊缝主要由α-Cu和CuAl₂组成,熔合区由镁的固溶体α-Mg以及Al₂Cu₃Mg₂和Mg₂Cu混合的金属间化合物组成。镁板上孔的直径对镁钢接头性能有很大的影响。随着镁板孔径的增大,镁钢点塞焊接头的最大抗拉载荷先增大后减小,且当镁板孔径为5 mm时接头的最大抗拉载荷达到最大为3.4 kN。焊缝金属和镁母材的连接处即熔合区存在大量脆性金属间化合物,使得镁/钢接头整体力学性能较差。