铸件热应力影响因素研究

应用应力框灰铸铁试件研究了温度载荷的时间步长和有限元网格尺寸大小等因素对铸件热应力数值模拟结果的影响。在一定条件下，温度场载荷的时间步长对计算精度影响不大但影响计算的效率。当网格数量不大时，减小有限元网格尺寸可以明显提高计算精度，计算的时间增幅不大；当网格数量增加到一定程度后，增加网格数量，计算精度提高幅度较小，而计算时间大幅度增加。所以在满足计算精度的前提下，应选择适当的网格尺寸。     

热循环加载条件下PBGA叠层无铅焊点可靠性分析

建立了塑料球栅阵列(plastic ball grid array,PBGA)器件叠层焊点应力应变有限元分析模型,基于该模型对叠层无铅焊点在热循环载荷条件下的应力应变分布进行了分析,计算其热疲劳寿命,分析焊点材料、焊点高度和焊点最大径向尺寸对叠层焊点热疲劳寿命的影响.结果表明,与单层焊点相比,焊点叠加方式能有效提高焊点热疲劳寿命;采用有铅焊料Sn62Pb36Ag2和Sn63Pb37的叠层焊点比采用无铅焊料Sn-3.5Ag和SAC305的叠层焊点热疲劳寿命高;叠层焊点的高度由0.50 mm增加到0.80 mm时,焊点的热疲劳寿命随其高度的增加而增加;叠层焊点的最大径向尺寸由0.30 mm增加到0.45 mm时,焊点的热疲劳寿命随焊点的最大径向尺寸增加而减小.     

基于时域法和频域法的车身动态疲劳分析

为了提升车身疲劳分析的效率，对车身动态疲劳的分析方法进行研究。以某车型TB车身为例，建立车身有限元模型，通过整车多体模型的虚拟试验场（Virtual Proving Ground，VPG）仿真，得到车身上各接附点的力/力矩作为计算的载荷输入。在此基础上，分别用时域法和频域法对某车型进行动态疲劳分析。以时域法分析为基准，从计算精度和计算效率两方面对不同分析方法进行对比，结果表明:两种方法分析得到的热点区域分布基本一致，考察的单元中，78.0%的单元损伤值对比在0.5~2.0之间，在可接受范围内；计算效率上，频域法分析显著提升了82%，验证了频域法在车身疲劳计算中的可行性。     

马氏体含量对双相钢焊点拉拉疲劳性能的影响

焊点的疲劳性能是决定车身安全性和可靠性的重要因素. 对不同强度的DP780,DP980和DP1180双相钢焊点进行了检验,在疲劳试验机上进行了拉剪疲劳试验,获得了焊点的疲劳寿命曲线,分析了焊点显微组织、硬度与疲劳性能的关系. 并对焊点的疲劳失效进行了分析. 结果表明:母材性能对其焊点的疲劳性能有较大影响. 母材强度越高即马氏体含量越多,其疲劳性能越优异,三种材料的失效模式均是沿着焊点圆周断裂,裂纹在熔核与母材交界的热影响区萌生,且先贯穿板厚,贯穿板厚的裂纹作为二次裂纹源向板宽方向扩展直至断裂.     

设计参数对BGA焊点形态的影响研究

针对BGA的焊点材料、焊点形式在不同焊盘尺寸、焊点高度与钎料量形成的焊点在热疲劳载荷作用下的失效规律,提出预测焊点热疲劳寿命方法,研究提高和控制焊点服役寿命的设计及工艺措施,以达到在电子产品的设计及制造阶段就可预测和控制焊点服役寿命的目的。     

焊点间距和直径对波纹板组件疲劳寿命的影响

为了获得疲劳性能较好的波纹板组件,采用印记面法建立焊点模型,通过模拟仿真计算不同直径和间距下点焊连接的波纹板组件等效应力,并采用二因素无重复试验方差分析法研究了焊点直径及间距对波纹板组件受力情况的影响。结果表明,总体上焊点水平间距及直径对波纹板组件的等效应力无显著影响。在焊点水平间距为70 mm时,波纹板组件的等效应力随焊点直径增加而变化明显,且疲劳寿命随焊点直径的增大表现出明显提高。综合考虑波纹板组件的疲劳寿命及性价比,较优的焊点结构参数为焊点直径5 mm,焊点排列距U型板边缘左右边距10 mm,上下边距4 mm,且焊点间水平间距70 mm;此时波纹板组件疲劳寿命仿真结果为3.17×10~6次,物理试验下实际疲劳寿命超过2.00×10~7次,满足工况要求。     

表面组装焊点内部应力—应变场的数值模拟（Ⅱ）：焊点失效 …

温度循环载荷可以在点界面处形成足以导致空洞损伤发生的高应力三轴度。针对温度循环载荷下软钎焊点点界面定洞损伤的失效行为特点，结合焊点内部应力－应变场分布特征及其温度历史相关性，提出了相对损伤应力这一概念，并以此作为温度循环载荷下软钎焊焊点失效的主控力学因素。分析了温度历史不同阶段对焊点失效行为的影响，结果表明高温保温阶段焊点内部最发生空洞损伤。     

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。     

铸件热应力影响因素研究

应用应力框灰铸铁试件研究了温度载荷的时间步长和有限元网格尺寸大小等因素对铸件热应力数值模拟结果的影响。在一定条件下,温度场载荷的时间步长对计算精度影响不大但影响计算的效率。当网格数量不大时,减小有限元网格尺寸可以明显提高计算精度,计算的时间增幅不大;当网格数量增加到一定程度后,增加网格数量,计算精度提高幅度较小,而计算时间大幅度增加。所以在满足计算精度的前提下,应选择适当的网格尺寸。     

汽车车身用铝合金冷金属过渡点塞焊工艺分析

采用AlSi₅铝合金焊丝,冷金属过渡方法对汽车车身用6061铝合金进行了搭接点塞焊试验,研究了送丝速度、铝板孔直径、点塞焊时间对点塞焊接头焊点直径、焊核直径和拉伸载荷的影响.结果表明,送丝速度主要影响焊点直径的大小,点塞焊时间和铝板孔直径主要影响焊核直径和拉伸载荷.接头拉伸载荷主要取决于焊核直径的大小,焊核直径越大,拉伸载荷越大,与焊点直径关系不大.接头为典型的熔焊接头,焊缝主要由α-Al固溶体和Al-Si共晶相组成,点塞焊接头断裂方式为撕裂型断裂.     

热点应力有限元分析的主要影响因素

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度获得了越来越广泛的应用。在热点应力方法中，有限元分析是至关重要的。热点应力的外推方法、有限元网格尺寸大小是影响计算精度的主要因素。文中对三点弯焊接接头进行了有限元计算，比较分析了由不同外推方法和有限元网格划分得到的热点应力，说明了网格尺寸对热点应力有较大的影响，在网格划分时要考虑单元类型的影响。外推方法对热点应力的影响不是很大，一般情况下可用两点线性外推。     

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.     

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.     

双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析

研究了双相钢焊点特征,对不同匹配双相钢搭接焊点进行了疲劳试验,获得了焊点的载荷寿命曲线.研究了双相钢焊点的疲劳裂纹扩展及失效形式,分析和解释了疲劳过程中的现象,并根据裂纹的实际扩展路径,提出了局部等效张开应力强度因子keq,从断裂力学的角度对双相钢焊点的疲劳失效进行了分析.结果表明,keq能够有效地关联具有不同厚度,不同熔核直径的搭接焊点试样的疲劳寿命,是反映双相钢焊点疲劳强度的有效参量,能够用来预测焊点疲劳寿命.     

某构件焊缝疲劳开裂的寿命预测方法应用对比

某轨道车辆的一个横向减振器座的焊缝在服役过程中出现了疲劳裂纹.?为了找到疲劳开裂的原因,在获得疲劳载荷谱的情况下,分别采用名义应力法、热点应力法以及结构应力法对开裂焊缝进行了疲劳寿命数值仿真计算.?数值仿真计算的结果表明,与名义应力和热点应力法相比较,结构应力法的计算结果最符合实际情况,且在焊缝应力集中的识别能力上,结...     

Influence of FSSW parameters on fracture mechanisms of 5182 aluminium welds

The influence of the tool rotational speed, the probe plunge depth and the shoulder penetration depth on weld microstructure and on the weld strength have been studied. The shear tests showed that the friction stir spot welds fail by nugget pullout. Three microstructural factors play a determinant role on the weld's strength: the size and location of the stir zone, and the unwelded interface tip slope. With increasing rotational speed, the shear strength increases because of the larger size of the stir zone. By changing the probe plunge depth the location of the stir zone can be controlled in order to maximize the bonded distance between the interface tip and the central hole left by the probe. The shoulder penetration depth must be sufficient to ensure a horizontal interface tip and therefore avoid fracture by the opening mode (mode I) during shear loading.     

Fatigue behavior of aluminum stiffened plate subjected to random vibration loading

Vibration tests were carried out on three types of stiffened aluminum plates with fully clamped boundaries under random base excitation. During the test, the response of the specimens was monitored using strain gauges. Based on the strain history, the accumulation of fatigue damage of the stiffened plates was estimated by means of the rainflow cycle counting technique and the Miner linear damage accumulation model in the time domain. Utilizing the change of natural frequencies, a nonlinear model was fitted for predicting the fatigue damage of plate and then the foregone failure criterion of 5% reduction in natural frequency is improved. The influence of section and spacing of the stiffeners on the vibration fatigue behavior of the aluminum plate was investigated. The results show that the fatigue life of aluminum plate increases with adding either T or L section riveted stiffeners. With the same cross-sectional area of stiffener, the T section stiffened plate shows longer fatigue life than L section stiffened plate. Meanwhile, the vibration fatigue life also shows great sensitivity to the spacing between the stiffeners.     

Defect assessment of welded specimen considering weld induced residual stresses using SINTAP procedure and FEA

The defect assessment in butt-welded joint of ASTM A36 steel plates and 7075-T7351 aluminum alloy plates containing transverse through thickness crack was analyzed using SINTAP procedure and FEA incorporating weld induced residual stresses. Weld induced longitudinal residual stress profile can be obtained through SINTAP procedure, FEA or experimental analysis. This residual stress profile can be fitted with the trapezoidal residual stress profile available in SINTAP. For three different cases, crack length and residual stress intensity factor (SIF) are calculated and its comparison with the results obtained through FEA is plotted with respect to crack length. The stress intensity factor for mechanical loading is also plotted in the same graph. Using this graphical plot, the total SIF, including residual stress and mechanical loading, can be calculated for any particular crack size. The total SIF can be compared with the fracture toughness of the material for damage tolerance analysis. Also a failure assessment diagram is drawn for welded 7075-T7351 aluminum alloy plates with different crack sizes for as-welded (only residual stress) and mechanical loading along with the existing weld induced residual stresses to show the safety level for a particular crack size and mechanical loading.     

A CUMULATIVE FATIGUE DAMAGE RULE UNDER THE ALTERNATIVE OF CORROSION OR CYCLIC LOADING

Fatigue damage increases with the applied loading cycles in a cumulative manner and the material deteriorates with the corrosion time. A cumulative fatigue damage rule under the alternative of corrosion or cyclic loading was proposed. The specimens of aluminum alloy LY12-CZ soaked in corrosive liquid for different times were tested under the constant amplitude cyclic loading to obtain S-N curves. The test was carried out to verify the proposed cumulative fatigue damage rule under the different combinations among corrosion time, loading level, and the cycle numbers. It was shown that the predicted residual fatigue lives showed a good agreement with the experimental results and the proposed rule was simple and can be easily adopted.     

两级加载下两焊点拉剪点焊接头的损伤

对带有两个焊点的拉剪点焊试样进行了两级变幅疲劳加载,应力幅和平均应力均不相等.结果表明,两级变幅加载下存在应力次序效应.在低—高加载时存在"锻炼效应",线性累积损伤的值大于1;在高—低加载时存在"过载效应",高—低加载下的线性累积损伤值也大于1.在高—低加载方式下,高水平应力作用后,低水平应力剩余疲劳寿命大于按线性疲劳累积损伤法则所估算的剩余寿命,低应力作用下的剩余寿命甚至大于低应力单独作用下的全寿命.高—低加载下的线性累积损伤结果表明,焊点边缘更象是一个缺口.