超高强钢点焊结构拉剪试验及数值仿真

以超高强淬火钢22MnB5搭接型点焊结构为研究对象,通过拉剪试验、光学试验和维氏硬度测试,获得了点焊结构的部分力学参数.在ANSYS中进行强度仿真,并与试验结果进行对比.结果表明,将点焊模型分为焊核、塑性环、母材三部分的有限元模型是合理的.同时仿真结果还表明点焊结构交界面的塑性环边缘处是最薄弱的位置,结构失效主要由切应力所引起,并分析了部分尺寸参数对结构强度的影响,当焊核半径、两板重叠长度与板厚越大,结构的最大Von Mises应力值就越低,但增大到一定程度后,其影响降低,为焊接工艺参数的优化提供参考.     

汽车用超高强热成形钢电阻点焊性能研究

采用中频点焊机对1.6 mm厚BR1500HS热成形钢点焊性能进行研究,对焊接工艺参数对点焊接头力学性能和组织的影响进行了分析。结果表明,点焊熔核尺寸随焊接电流和焊接时间增加而增大,熔核区组织为板条马氏体,粗晶区为粗大马氏体+少量M-A岛元,细晶区为细小的马氏体。随着焊接时间的延长,点焊接头承受拉剪载荷的能力增加,承受正拉载荷能力降低,接头疲劳寿命明显降低;热成形钢点焊接头热影响区有明显的软化,随着焊接时间延长,热影响区软化程度有所增加。     

基于响应面法的超高强钢点焊结构的尺寸优化

以超高强钢点焊结构为研究对象,使用ANSYS软件中的APDL语言进行参数化建模,对结构的静强度进行分析,与试验比较验证了模型的有效性.在此基础上建立优化模型,以结构用料最少为目标,对点焊结构中的尺寸参数进行优化,优化过程中采用响应面法将应力约束显式化,得到函数表达式,然后运用序列二次规划算法对非线性模型进行优化求解,从而有效地避免了求解缓慢和振荡的问题.此外采用C语言编写计算程序,实现了优化计算程序的自动计算,有效地提高了计算效率,优化算例表明该方法有效可行.     

结构应力法预测点焊试件疲劳寿命

基于局部结构应力点焊疲劳寿命预测方法对电阻点焊进行疲劳寿命预测。使用壳单元、CWELD点焊连接单元、刚性梁单元建立电阻点焊拉剪试样有限元模型。运用商业有限元软件Nastran做线弹性分析,输出CWELD单元的节点平衡力,将有限元线弹性分析结果导入疲劳分析软件中完成点焊疲劳寿命的估算。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。     

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。     

高强钢冲压模具凸模疲劳寿命分析及优化设计

高强度钢板以其较高的强度和良好的成形性能,在车身轻量化以及提高车身强度方面实现了良好的应用,但在实际生产中容易导致模具破坏,给冲压模具的结构设计带来了新的挑战。文章基于通用显示动力分析求解器LS-DYNA,对拉延模冲压过程进行了有限元仿真,获得了不同时刻凸模应力应变分布情况。根据仿真结果,运用ANSYS的FATIGUE模块对凸模进行了疲劳分析,获得了凸模的疲劳寿命。基于疲劳寿命分析结果,结合实际设计和制造经验,运用HYPERWORKS的OPTISTRUCT模块对凸模结构进行了拓扑优化设计,在满足使用寿命的前提下,有效减小了凸模的重量及冲压过程中的峰值应力,为同类型高强钢冲压模具凸模设计提供了依据。     

车用高强钢电阻点焊工艺研究

研究了DP600高强钢的电阻点焊工艺,采用正交试验设计,利用Minitab回归分析后规划求解得到的最优解满足最大强度性能要求,并对点焊接头的微观组织、力学性能进行了分析。得出最佳焊接参数为:电极压力2.058 kN,焊接时间17 cyc,焊接电流10.14kA。DP600钢点焊熔核的微观组织为柱状晶,以板条状马氏体为主。在拉剪条件下,DP600高强钢电阻点焊接头主要有熔核剥离断裂和界面断裂2种断裂模式。     

超高强淬火钢板中频点焊接头组织与断口形貌

以超高强度淬火钢EN10292TL4225为研究对象,采用先进的中频点焊连接技术,利用优化的焊接参数实现了超高强钢同种材料之间的优质连接,进行了高强钢的点焊接头拉伸试验和焊点表面硬度分布试验以及对拉伸断口的扫描电镜分析.结果表明,试验得到的点焊接头具有良好的力学性能和接头组织形貌,焊接接头组织具有和母材一致的显微组织,断口形貌具有塑性韧窝的特征,能够满足汽车产品碰撞与道路试验设计的要求.     

先进高强钢冲压模具压边圈结构疲劳分析与优化

在车身结构件中大量采用先进高强钢,是实现汽车轻量化主要途径之一,同时也给模具强度和模具材料带来了新的挑战。基于ANSYS有限元软件平台,对拉深模冲压过程进行有限元仿真,获得了不同时刻压边圈结构应力分布状况。根据有限元分析的结果,对压边圈结构进行了疲劳分析,预测了压边圈结构的疲劳寿命。基于有限元分析和疲劳分析的结果,并结合工程设计经验对压边圈结构进行优化,有效地减小了冲压过程中的压边圈结构的应力,提高了压边圈疲劳寿命。     

热镀锌高强钢点焊的点蚀对电极寿命的影响

建立了点焊过程多物理场耦合的点蚀有限元模型,分析了点蚀对电极端面温度与应力分布的影响规律,并进行相应的试验研究.结果表明,点蚀区域产生更高的温度与应力集中,降低电极使用寿命;点蚀区域在高温高压下容易产生微裂纹,镀层金属元素沿微裂纹渗入电极内部,加速电极失效,点蚀的产生与发展加剧电极寿命下降.     

基于热点应力的罐车焊接钢结构疲劳

针对罐车焊接钢结构在不同服役情况下的疲劳行为进行了研究. 试验过程中选取了高速路、公路、崎岖路三种典型的路况,通过所得不同部位的应变结果计算各自的热点应力,用雨流法处理后编制载荷谱,并根据线性累积损伤理论来计算各部位的疲劳寿命. 结果表明,罐车焊接钢结构上不同部位在不同路况下行驶具有不同的寿命,其中最危险的部位是侧面中下处的9和10,其在高速路上行驶疲劳寿命最低,约为3.3年. 结合路况和驾驶行为,实时观察波形图发现,相比于路面不平,急刹车、上下坡、转弯会对罐车焊接钢结构的寿命产生更大的影响.     

超高强度钢与镀锌双相钢电阻点焊接头强度试验

试验研究了超高强度硼钢板/镀锌双相钢板的电阻点焊接头质量缺陷及其产生原因,通过正交试验设计,重点讨论了焊接电流、通电时间和电极压力对点焊接头强度的影响.结果表明:超高强度硼钢板/镀锌双相钢点焊中超高强度钢板侧更易出现飞溅和烧穿问题,通电时间和焊接电流强度时点焊接头拉剪强度影响显著,这类钢板组合的焊接应优先采用大电流、短...     

超高强度钢大型锻件白点缺陷分析

针对1 700 MPa级新型超高强度钢大规格盲孔锻件局部出现的探伤缺陷问题,采用横截面酸浸试验、热处理后力学性能试验、断口及裂纹面观察等手段进行综合分析,鉴定缺陷为氢致裂纹(白点),并详细分析了其可能产生的工艺环节,对此提出了提高渣料烘烤温度和时间、延长扩氢退火时间、加强心部锻透性等改进措施。     

Analysis of the effect of geometrical parameters on fatigue performance of spot-weld joint for ultra-high strength steel

This paper studied the spot welding structure of ultra-high strength steel 22MnB5. ANSYS software was adopted to simulate its static strength; BS5400 algorithm was used to calculate the fatigue life; and the grouping method was used to test the fatigue performance of tensile shear spot weld specimens. The simulation results were in good agreement with the experimental values. Based on the validation of the simulation method, influences of different structural parameters on static strength and fatigue life were explored by adopting single factor. The results showed that within the selected structure parameter range, increase of the sheet thickness, nugget diameter, sheet width and overlapping length can lead to longer fatigue life. Besides, the fatigue life of spot weld took on a linear relationship with the overlapping length, a DoseResp relationship with the sheet thickness, and a single exponential decay relationship with the sheet width and the nugget diameter. Moreover, in order to estimate the impact from various parameters on the fatigue life of the specimens, the Taguchi orthogonal design method was applied in the simulation design. The simulating result indicated that influence of the sheet thickness on fatigue life was the most significant. In addition, the effects of nugget diameter, sheet width and overlapping length on fatigue life were reduced in turn.     

喷丸处理对马氏体时效超高强度钢疲劳性能的影响

通过喷丸处理改善固溶+时效态某马氏体时效超高强度钢的疲劳性能。采用成组法和升降法对喷丸前后试样进行应力比R=-1的旋转弯曲疲劳试验,得到喷丸前后试样的疲劳寿命及1×10⁷周次下的疲劳极限,采用双加权最小二乘法拟合喷丸前后试样S-N曲线。采用X射线衍射法测定喷丸后试样残余应力,并结合ANSYS有限元数值分析,研究了喷丸残余应力对某超高强度钢疲劳性能的影响。结果表明:喷丸可显著提高某超高强度钢的疲劳寿命和疲劳极限,喷丸后的疲劳极限约为喷丸前的1.37倍;喷丸后产生的残余应力使疲劳源远离表面,且外载应力越小,疲劳源距离表面越远,寿命提高的效果越明显。     

热点应力法评定焊接接头疲劳强度的影响因素

将三种方法确定的热点应力作为控制应力,引入焊接接头的疲劳切口系数,由Taylor的临界距离理论得到该系数.通过讨论接头类型、焊缝局部尺寸、板厚以及热点应力的确定方式对疲劳切口系数的影响,揭示热点应力法进行焊接接头疲劳评定的影响因素.结果表明,腹板厚度与焊缝局部几何尺寸对疲劳切口系数的分散性影响较小,但主板厚度的效应明显,由疲劳切口系数得到的板厚效应预测与试验结果接近;以两种外推法为基础构成的热点应力法能明显减少疲劳数据的分散性及其对接头类型与载荷形式的依赖性.     

Interfacial characterization of resistance spot welded joint of steel and aluminum alloy

The dissimilar material resistance spot welding of galvanized high strength steel and aluminum alloy had been conducted. The welded joint exhibited a thin reaction layer composed of Fe2Al5 and Fe4Al13 phases at steel/aluminum interface. The welded joint presented a tensile shear load of 3.3 kN with an aluminum alloy nugget diameter of 5.7 ram. The interfucial failure mode was observed for the tensile shear specimen and fracture occurred at reaction layer and aluminum alloy fusion zone beside the interface. The reaction layer with compounds was the main reason for reduction of the welded joint mechanical property.