两级低-高加载下拉剪点焊试样的疲劳损伤研究

对拉剪点焊试样进行了两组不同载荷水平的两级低-高循环加载试验,得到随第一级载荷下循环数变化,点焊试样的剩余寿命和总疲劳寿命变化规律。使用Miner线性累积损伤理论计算得到两种不同载荷水平下试样总的疲劳损伤。结果表明:对于低-高加载,随着低载水平下循环数的增多,高载荷水平下的剩余寿命以及损伤值呈逐渐减小趋势,总疲劳寿命逐渐增大。当低载水平载荷幅值较小时,点焊试样破坏时的累计损伤值普遍存在小于1的现象,且这种现象可能对疲劳寿命估算存在一定的影响。     

ST12汽车钢板拉剪点焊接头的疲劳强度

针对车身使用的ST12低碳钢板,利用生产线上焊接设备制备了电阻点焊接头拉剪疲劳试件.对点焊接头区域进行了金相组织观测,测量了焊点附近的维氏硬度值分布.在MTS材料疲劳试验机上进行了恒幅疲劳加载,得到了ST12低碳钢板的电阻点焊接头的S-N曲线.基于所得的S-N曲线进行了两级疲劳加载试验,对两级加载下的线性累积疲劳损伤进行了分析.累积损伤结果分析表明,ST12低碳钢板电阻点焊件在两级加载下存在加载次序效应,高-低加载次序下加载次序效应更为明显.     

镁合金电阻点焊接头的拉剪断裂

采用体视显微镜、激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)和扫描电镜(SEM)等设备研究了镁合金电阻点焊接头的断裂模式和断口形貌。结果表明,在拉剪试验中,接头断裂模式主要有两种,即结合面断裂和纽扣断裂。熔核内的结晶裂纹对结合面断裂接头性能影响较大,而对纽扣断裂接头性能影响不大。对于纽扣断裂,裂纹在熔核的胞状树枝晶区萌生,而后沿着熔核周围的胞状树枝晶区迅速扩展,并沿板厚方向依次通过热影响区和母材。结合面断裂断口表面具有金属光泽,且较为平整。而纽扣断裂断口形貌在不同位置上具有不同的特点,这些特点与不同位置所受的应力状态有关。     

变幅载荷作用下点焊焊接接头的疲劳损伤

对拉剪点焊试样进行了多级变幅疲劳加载,载荷块分别为低-高、高-低和低-高-低形式,测量了疲劳破坏过程中的固有频率.基于疲劳寿命试验结果和固有频率随疲劳寿命的变化,分析了点焊结构疲劳损伤累积的特点和加载次序对疲劳寿命的影响.结果表明,载荷块形状,即加载次序对疲劳寿命的影响并不明显,使用线性疲劳累积损伤理论预测的疲劳寿命接近实际疲劳寿命.依据固有频率的变化,可以监测疲劳寿命过程中出现的损伤,并确定损伤的程度.按照损伤力学中损伤随寿命的演化规律,可进行疲劳寿命预测,寿命预测结果与试验疲劳寿命吻合较好.     

镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头拉剪断裂分析

针对2.0 mm厚的AZ31B镁合金以及1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板,采用kDWJ-17型三相次级整流电阻焊机进行焊接试验,通过对接头的金相观察、扫描电镜分析,结合原子结合能研究点焊接头拉剪断裂特征.结果表明,点焊接头断裂的形式呈现结合面断裂和纽扣断裂两种方式,纽扣断裂抗拉剪力学性能优于结合面断裂,纽扣断裂断口是以韧性断口为主,脆性断裂为辅的混合断口.熔核区以Fe-Al化合物为主时发生纽扣断裂,熔合线边缘晶粒尺寸粗大以及熔核区Fe-Al化合物结合能大,使其断裂位置在熔合线边缘.熔核区以Mg-Zn化合物为主时发生结合面断裂,其Mg-Zn化合物结合能偏小,容易被拉断.     

两级加载下拉剪点焊试件的疲劳累积损伤

对单点点焊试样进行恒幅和两级低-高、高-低加载试验,采用最小二乘法得出恒幅加载条件下的S-N曲线拟合方程。同时由试验数据得出低-高、高-低加载与总寿命有一定的对应关系,可很好地表述低载"锻炼效应"和高-低加载下高应力下裂纹易于形成,致使后继的低应力能使裂纹扩展的效应。对于加载次序对累积损伤的影响,需要把试件的疲劳断裂过程分为裂纹形成和裂纹扩展两个阶段。在裂纹形成阶段,可用疲劳裂纹的超载效应因子予以定量表征。裂纹扩展阶段在考虑载荷次序效应的条件下,必须考虑过载迟滞效应和低载导致裂纹扩展加速的效应。而由曼森和哈尔福德提出的双线性累积损伤准则正好与此对应。     

新型双相高强钢点焊接头拉剪力学性能与组织分析

以新型双相高强钢为研究对象,采用不同的工艺参数进行正交试验,并对点焊接头进行拉伸测试,分析各因素对电阻点焊质量的影响;然后对点焊接头金相组织进行观察,分析新型双相高强钢点焊接头的失效模式和接头金相组织特征。结果表明,点焊接头抗剪载荷的最优工艺参数为:焊接电流8 kA,焊接时间15 cyc,电极力2 kN,此时点焊接头的最大剪切力达到最大值。优质焊点在拉剪试验中最先从熔核边界附近开裂,随后延伸至母材部分,直至点焊接头全部断开。     

拉剪载荷下超高强度钢点焊残余应力试验

点焊后焊接残余应力叠加工作载荷后,内部应力会重新分配.文中选用B1500HS超高强度钢薄板,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量焊核区、热影响区及母材区的表面残余应力.在施加拉剪载荷的情况下,分别从电极端面直径、焊接电流两方面考察点焊构件在施加拉剪载荷前后残余应力的分布情况.结果表明,点焊时电流变化对试件的残余应力有一定影响;电极端面直径增加使得焊核区的残余应力增大.施加拉剪载荷后,残余应力在焊核与热影响区有所释放,远离焊核区的释放较小.     

B1500HS热成形钢与DP钢的点焊接头拉剪性能

文中以3种强度级别的双相钢(DP780,DP980,DP1180)和B1500HS热成形钢的电阻点焊接头为研究对象,研究了DP钢强度对点焊接头拉剪性能的影响,分别观察和分析了接头宏观形貌和微观组织,测试和分析了接头的硬度分布及接头的断裂模式。结果表明,DP钢强度对接头的拉剪强度影响很小,但会影响其断裂模式。B1500HS/DP780的断裂是焊核从DP钢侧拔出,另2种的则是焊核从B1500HS侧拔出,但它们的初始起裂位置均位于亚临界热影响区。B1500HS侧亚临界热影响区软化严重,较基体硬度下降约29%～36%,而DP780无明显软化现象,DP980和DP1180侧的亚临界热影响区软化率分别为17%和25%。说明在异种材料电阻点焊过程中其热影响区的软化程度会影响点焊接头的断裂模式。创新点： 对B1500HS分别与DP780,DP980,DP1180组成的RSW接头展开对比研究。     

复合加载下焊点寿命的数值模拟

提出一种在温度和振动复合加载条件下焊点寿命的预测方法.基于有限元法分别得到温度加载和振动加载条件下焊点的变形量,将此焊点变形量作为多轴加载的边界条件,研究多轴加载条件下的焊点的应力应变情况,并以此预测焊点的寿命.结果表明,焊点寿命在同一温度下可根据振动幅值的大小分为三个区域,在区域Ⅰ内焊点寿命受温度影响较大,在区域Ⅱ内温度和振动加载的相互影响现象最为明显,在区域Ⅲ内焊点受振动幅值的影响较大.理论预测结果与试验测试结果的趋势很好的吻合.     

Removing approach for flashes of friction stir spot welds

A friction stir spot welding tool with a threaded probe and a flat shoulder was made to join 6061-T6 aluminum sheets under various indentation depths, rotational speeds, indentation rates and dwelling times. Two types of flashes, ring-shape and petal-shape, were found and their forming processes were identified. A concept of combining friction stir spot welding and end milling was proposed to make welds and remove flashes simultaneously. Pictures and micrographs were examined to study the effects of processing parameters on the flash thickness, height, and type, and to obtain the maximum flash thickness/cutter width for tool design. Based on experimental results, a welding tool with two flash-removing cutters was developed to remove flashes during welding. The mechanical properties of friction stir spot welds with and without flashes are further examined to evaluate the performance of the proposed welding tool.     

SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头的超声成像分析

利用超声波水浸聚焦入射法对1 mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测.分析了不同焊接工艺参数下的C扫描图像特征,甄别了飞溅、焊穿等典型焊接缺陷,并提取其对应的A扫描信号.基于C扫描图像对焊核直径进行了测量,并与焊核切口端面尺寸进行了比较.结果表明,基于超声波水浸聚焦入射法得到的C扫描图像,能有效观测焊核内部形貌特征.焊接电流超过8 kA,电极力小于2 700 N时,超声波C扫描图像中清晰反映出飞溅、焊穿等缺陷,其对应区域的A扫描信号与正常熔核区波形特征有明显差异;借助超声C扫描图像测得的焊核直径为4.39~5.25 mm.     

薄钢板点焊接头超声信号分析

采用水浸超声聚焦直入射法对镀锌薄钢板点焊接头进行了质量评价。详细分析了点焊接头的A扫描信号、B扫描及C扫描图像特征,探讨了沿焊核直径B扫描评价焊点质量方法的可行性。研究结果表明,采用这种方法不但可以定性评价虚焊接头与完好接头,还可以定量计算出上下表面压痕深度及熔核直径。对比沿焊核直径B扫描图像与横截面的金相图像,两者吻合较好,证实了检测结果的准确性。     

外加磁场对铝合金电阻点焊质量的影响

分析了外加磁场对铝合金电阻点焊接头质量的影响,包括熔核尺寸、接头力学性能和微观组织. 结果表明,外加磁场增大了熔核直径、提高了点焊接头的剪切力和吸收能. 在不同工艺参数下,熔核直径增长在5%~25%,剪切拉伸力可提高10%~30%. 在一些焊接参数下,外加磁场可以降低焊接电流、减短焊接时间,从而提高焊接效率、降低能耗. 外加磁场可促进点焊熔核内等轴晶的生成和细化晶粒.当焊接电流很小或很大、焊接时间过短或过长时,都会降低外加磁场的效应. 因此当对点焊施加外磁场时,应在合理的工艺参数下进行,以最大限度地发挥外加磁场的作用.     

循环点荷载作用下红砂岩的力学性能

利用MTS Landmark伺服加载试验对砂岩开展循环点荷载试验并对其力学特性进行研究。试验包含恒幅循环加载和荷载逐渐增加的多级循环加载两种方式,其加载频率和下限荷载比的变化范围分别为0.1~5 Hz和0~0.60。分析加载频率和下限荷载比对红砂岩疲劳寿命和滞回特性的影响。结果显示：红砂岩疲劳寿命随加载频率和下限荷载比的增加呈现先减后增的变化规律;在相同循环次数下,滞回环间距随加载频率的增大和下限荷载比的减小而不断增加。同时,红砂岩在循环点荷载作用下仍存在“锻炼”和“记忆”效应。     

Mechanical properties and interface morphology of Mg/Al ultrasonic spot weld bonding welds

This paper investigates the mechanical properties and interface morphology of Mg/Al ultrasonic spot welding (USW) joint, adhesive bonding (AB) joint and ultrasonic spot weld bonding (USWB) joint. The peak load and fracture energy of USWB joint increased significantly compared to that of USW joint and AB joint. The USWB joint presented a hybrid fracture mode which was composed of the delamination failure at adhesive/Mg interface, cohesive failure within the adhesive and cleavage failure in the weld zone. The interface morphology suggested that USWB joint exhibited fewer defects in the cured adhesive matrix and elevated connection density of adhesive/metal interface, which improved joint strength and altered the fracture mode.     

交变载荷作用下平面应力状态焊接接头焊趾处应力应变理论解的推导

基于弹塑性力学理论计算对接接头交变载荷作用下焊趾处应力和应变,以准确预测交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处的应力和应变值为目标,考察了不同加载情况下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论计算方法,并给出了交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论解.结果表明,在材料参数、载荷大小以及焊趾应力集中系数已知的前提下,根据提出的理论解的计算式可获得相应载荷时接头焊趾处的应力应变,为焊接接头在交变载荷下的疲劳失效预测提供理论指导.