力学不均匀性对焊接接头拉伸性能的影响研究

为了研究焊接接头力学不均一性对单向拉伸性能的影响,本文采用数字散斑相关方法（DSCM）研究了纯铝激光-电弧复合焊焊接接头在拉伸过程中的局部变形行为,获得了母材、热影响区和焊缝区的应变分布情况,发现应力43.6MPa时熔合线附近的热影响区首先进入屈服阶段,并且随着荷载的增加,总应变迅速增大,热影响区真实应变远大于名义应变,并导致最终断裂。硬度测试结果显示热影响区出现明显的退火软化现象,硬度最低,使其成为焊接接头拉伸过程中最薄弱区域。基于能量法和硬度测试结果提出了纯铝焊接接头各区域屈服强度的预测模型,预测值与实验结果吻合良好。     

Q345B母材及其焊接接头的低周疲劳行为

对Q345B及其光滑焊接接头的低周疲劳行为进行了试验研究.采用轴向对称应变控制方法,保持恒定应变速率为0.005 s-1,在0.3％～0.7％的应变范围内,在电液伺服疲劳试验机上测定了Q345B及其光滑焊接接头的低周循环应力响应特征、应变-寿命、应变-能量关系,并进行了对比分析.结果显示,Q345B母材在应变幅度低于和高于0.4％时分别呈现明显的循环软化和硬化现象,而焊接接头出现显著的硬化现象.与母材相比,焊接接头的低周转变寿命、疲劳强度和疲劳寿命明显减小.通过试验数据确定了Q345母材及其焊接接头Coflin-Manson关系的合理参数,建立了应变幅度-疲劳寿命及能量-寿命关系式.力学不均匀性引起的循环硬化趋势增加是导致焊接接头低周疲劳性能减低的主要原因.     

气孔对铝合金焊接接头超长疲劳寿命的影响

采用超声疲劳试验方法对铝合金5052-H32焊接接头进行疲劳试验,研究其在超长寿命区间(107~109周次)的疲劳强度及失效机理.结果表明,相同疲劳寿命下焊接接头疲劳强度较母材下降了73.3%,在超高周疲劳区间仍然会发生疲劳破坏;断口观察发现焊接缺陷(气孔)是诱发疲劳裂纹萌生的主要原因.为揭示焊接缺陷对焊接接头疲劳裂纹萌生及扩展的影响,采用有限元技术分析了气孔对应力集中系数和裂纹尖端应力强度因子的影响.最后讨论了焊接缺陷对疲劳寿命的影响机制及裂纹扩展特性.     

频率效应对Q345钢疲劳行为的影响

本文对结构用钢Q345的低周、超低周以及高频试验疲劳行为进行了研究。实验在常温下岛津电液伺服疲劳试验机和QBG-100高频疲劳试验机上进行。低周疲劳试验采用轴向应变控制方法,恒定应变速率为0.005 s~(-1),应变比为-1。超低周疲劳试验采用加载频率控制。高频试验通过增减砝码质量(激励质量)的数目来改变系统的谐振频率,应用共振原理测试高频下试件的载荷-周期(S-N)试验数据。实验结果表明,在同一应力水平下,加载频率更高的高频试验条件下的试件寿命总体上比低频率的低周疲劳试验试件的寿命长。超低周疲劳试验中,随着加载应力的提高,试件寿命曲线逐渐下降,通过频率-寿命(f-N)图可以看出,随着加载频率的增加,试件寿命有所提高。通过SEM扫描电镜对三种试件断口进行观察,可以发现低周及超低周疲劳试验试件的裂纹多从表面起源,高频试验既有表面起源的裂纹也有从内部萌生的裂纹,破坏形式主要取决于加载应力和材料性质,与加载频率无太大关系。