SUS304不锈钢点焊接头疲劳寿命研究

为了准确预测工程机械上SUS304不锈钢点焊接头的疲劳寿命，提出了一种用于焊点寿命预测的S-N曲线。根据常见的几种点焊接头的结构形式，制备了不同板厚组合的拉剪疲劳试件，通过疲劳试验获取了试件的疲劳寿命数据。利用CT扫描实验获取了准确的焊核直径，建立了试件的有限元模型，并通过光学应变测量试验验证了该模型的准确性。然后，基于Rupp等效结构应力法和疲劳试验数据建立了综合不同板厚组合和载荷比的结构应力-寿命曲线(S-N曲线),并使用Goodman修正法消除了载荷比的影响。最后，建立了振动输送机有限元模型，并进行瞬态动力学分析获取了振槽焊点的结构应力，基于建立的S-N曲线预测了焊点寿命。结果显示，振槽各焊点接头无疲劳问题，存在焊点冗余情况，可以做轻量化设计。     

典型构件疲劳性能S-N曲线的获取及应用

用名义应力法评估飞机结构使用寿命时,常用材料疲劳性能S-N曲线替代结构疲劳性能S-N曲线,这将导致疲劳分析偏离,依据以往疲劳试验寿命数据,拟合典型构件的S-N曲线,应用名义应力法进行寿命估算,并与试验结果进行比较,理论估算值与试验结果具有很好的一致性。     

预腐蚀疲劳寿命影响系数及S-N曲线研究

针对飞机结构日历寿命评定问题,对预腐蚀疲劳寿命影响系数C和疲劳S-N曲线进行研究.统计分析推导出影响系数C的一般形式,由疲劳试验数据分析结果建立预腐蚀疲劳S-N曲线方程.结果表明, 影响系数C不但与预腐蚀时间T有关,而且与应力水平S有关;在一定的预腐蚀和疲劳条件下,可以建立预腐蚀疲劳S-N曲线与一般环境下疲劳S-N曲线之间的当量关系,为腐蚀环境下飞机结构疲劳寿命分析和评定提供理论依据.     

电镀铜薄膜疲劳性能与寿命预测

利用MMT-11N微机械疲劳试验系统对11.5 μm厚无基体支持的电镀铜薄膜试件的拉伸疲劳特性进行了试验研究。试件采用准LIGA工艺制作。试验在室温条件下进行,采用载荷控制、脉动循环加载,载荷频率为20 Hz,得到了铜薄膜光滑试件和缺口试件的S-N曲线,根据传统宏观疲劳理论确定了铜薄膜循环应力—应变曲线和应变—寿命曲线。利用修正局部应力—应变法对缺口试件的疲劳寿命进行了预测,预测寿命与试验寿命误差在3.2倍因子之内,预测结果较好地符合试验结果。试验表明,取半寿命周期的迟滞回线作为稳定迟滞回线在微机械疲劳中仍是可信的,局部应力—应变法亦可应用于微机电系统疲劳寿命预测,宏观疲劳理论在一定程度上也适合于描述微机械疲劳。     

蜂窝夹芯结构疲劳寿命模型

蜂窝夹芯结构疲劳寿命模型中研究最多的是S-N曲线模型,对常用的蜂窝夹芯结构S-N曲线的形式作了分类与综述.同时搜集整理蜂窝夹芯结构疲劳寿命S-N曲线试验数据,并按照相关力学原理进行归一化处理,获得了一些较具普适性的结果.从蜂窝芯子自身材料属性出发,讨论了多个因素对蜂窝夹芯结构疲劳性能的影响.     

某型塔吊伺服阀阀套疲劳分析

以某型塔吊液压式伺服阀阀套为例,采用雨流计数法处理其承受的周期载荷;采用经典处理S-N曲线(应力-循环次数关系曲线)的方法得到阀套材料440C的安全S-N曲线;针对用雨流计数法得到的载荷谱中的每一种工况,采用有限元分析软件MSC.PATRAN进行应力分析,得到每一种工况下的最大应力值;对照安全S-N曲线,找到每一最大应力值对应的损伤值,并将所有工况下的损伤值与循环次数相乘并求和,即可得到阀套的疲劳损伤值。采用的疲劳损伤计算方法与传统的疲劳试验方法相比,不仅计算时间比传统疲劳试验时间短,成本低,而且不会因为试件制造过程的缺陷等因素而使计算结果发散。     

等效结构应力法在高强钢疲劳寿命预测中的应用

利用成组法对某工程机械常用高强钢材料制作成的对接接头的疲劳寿命开展试验研究。采用美国机械工程师协会(ASME)标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法"对上述接头的疲劳寿命进行预测。研究表明:基于等效结构应力法的高强钢对接接头疲劳寿命预测结果与试验结果存在一定的偏差。依据董平莎提出的主S-N曲线修正表达式,并结合高强钢对接接头试验结果,引入等效结构应力范围(Δss)修正系数,得到适用于900 MPa级高强钢疲劳寿命预测的修正主S-N曲线。     

超声疲劳试验方法在铸铝疲劳试验中的应用

应用20kHz频率下的超声疲劳设备完成亿周次疲劳试验，获得铸铝AS5U3G-Y35超高周疲劳特性。通过20kHz频率下的超声疲劳试验和35Hz频率下的常规试验，完成10^4～10^10周的S-N曲线。试验结果表明，在10^7周以上试件仍会发生疲劳断裂。在10^7～10^10周之间，当应力比R=-1时，疲劳强度随循环数的增加而下降；当应力比r=0．1时，在循环数超过10^8周时，疲劳强度不再下降，S-N曲线出现平台。比较20kHz和35Hz两种频率下的试验结果，在10^4～10^7周之间没有明显差别，即铸铝AS5U3G-Y35在超声疲劳试验中不存在频率效应。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现材料中分布许多小的缩孔，而且大多数试件的疲劳破坏都发生在试件表面或接近表面的缩孔处。     

2524-T3铆接接头与搅拌摩擦焊接接头疲劳性能对比研究

通过2524-T3铝合金的搅拌摩擦焊接头疲劳性能对比试验,得到了母材、FSW对接接头、铆钉连接接头的疲劳S-N曲线。试验表明,搅拌摩擦焊的疲劳裂纹大多数起源于焊缝底部;2524-T3材料薄板的疲劳性能略好于厚板的疲劳性能;搅拌摩擦焊接头疲劳性能要明显好于铆接接头疲劳性能。拟合得到了各种不同厚度,不同应力比下的S-N曲线公式,为搅拌摩擦焊技术应用于飞机结构积累了相关数据。     

基于热点应力法的AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

针对镁合金焊接结构的疲劳性能问题,用热点应力法对10 mm厚的AZ31B镁合金对接接头和纵向非承载十字接头的疲劳强度进行评定,并用国际焊接学会推荐的方法进行数据处理,做出热点应力S-N曲线并与名义应力S-N曲线进行对比.试验分析表明:试验所采用的两种焊接接头用名义应力法评定时疲劳数据分散性较大,相关系数为0.916,试验疲劳级别分别为FAT35和FAT25;用热点应力法评定时疲劳数据分散性明显减小,相关系数为0.957,比前者提高4.48%,两种焊接接头疲劳强度可以用一条S-N曲线表示,试验疲劳级别为FAT33;这两种评定方法的试验疲劳级别都高于按国际焊接学会推荐的m=3得到的疲劳级别,说明选取m=3进行结构设计具有较高的安全系数.     

Unified Principal S-N Equation for Friction Stir Welding of 5083 and 6061 Aluminum Alloys

With the popularization of friction stir welding(FSW),5083-H321 and 6061-T6 aluminum alloy materials are widely used during the FSW process.In this study,the fatigue life of friction stir welding with two materials,i.e.,5083-H321 and 6061-T6 aluminum alloy,are studied.Fatigue tests were carried out on the base metal of these two materials as well as on the butt joints and overlapping FSW samples.The principle of the equivalent structural stress method is used to analyze the FSW test data of these two materials.The fatigue resistances of these two materials were com-pared and a unified principal S-N curve equation was fitted.Two key parameters of the unified principal S-N curve obtained by fitting,Cd is 4222.5,and h is 0.2693.A new method for an FSW fatigue life assessment was developed in this study and can be used to calculate the fatigue life of different welding forms with a single S-N curve.Two main fatigue tests of bending and tension were used to verify the unified principal S-N curve equation.The results show that the fatigue life calculated by the unified mean 50％master S-N curve parameters are the closest to the fatigue test results.The reliability,practicability,and generality of the master S-N curve fitting parameters were verified using the test data.The unified principal S-N curve acquired in this study can not only be used in aluminum alloy materials but can also be applied to other materials.     

高碳铬轴承钢的超长寿命疲劳行为的研究

使用砂漏型试样对高碳铬轴承钢的S-N曲线特性和破坏机理进行了研究。通过旋转弯曲疲劳试验获得的S-N曲线按照破坏模式的不同被划分为裂纹萌生位置不同的两组。一组叫做表面破坏模式的S-N曲线,它发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移引起的。另一组叫做内部破坏模式的S-N曲线,它发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂引起的。由于内部破坏模式的疲劳破坏发生在表面破坏模式的疲劳极限上下很宽的应力幅范围,因此,试验材料的S-N曲线的形状与通常报道的阶梯形状的S-N曲线的形状不同,它具有两条S-N曲线的特性。通过对断口上裂纹萌生位置的详细观察和裂纹萌生位置的初期尺寸参数的计算,阐述了内部破坏模式的破坏机理,提出了基于尺寸参数的超长寿命疲劳极限的推定方法。     

根据S－N曲线确定P－S－N曲线

给出了一种根据已知Ｓ－Ｎ曲线和某一应力水平下疲劳寿命分布参数，确定Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线的极大似然法。该方法在求解所需Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线时，充分利用了原有Ｓ－Ｎ曲线的大量信息，因而不仅节约试验试件，减少试验时间，而且所求得的Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线与原有Ｓ－Ｎ曲线的关系也更为合理。应用实例与分析表明，该方法的实用性及曲线拟合的合理性均很好。     

结构强度对低载强化特性影响的初步研究

为了研究结构强度对低载强化特性的影响，对未经过工艺强化的低强度前轴和经过工艺强化的高强度齿轮分别进行了低载强化试验。通过对试验数据的处理，得到了两种结构弯曲疲劳强度的S-N曲线、弯曲疲劳强度和疲劳寿命与强化载荷、强化次数之间的数学关系，以及经过低载强化后弯曲疲劳强度和疲劳寿命提高的最大幅度。随着结构强度的提高，弯曲疲劳强度的提高幅度呈下降趋势，但疲劳寿命的提高幅度呈上升趋势。从宏观和微观上初步分析了结构强度对低载强化特性影响的原因。     

估计构件疲劳极限的Bayes极小样本方法

从材料的S-N曲线与构件的S-N曲线形状相似原理出发,结合Bayes估计理论和加速寿命试验理论,提出一个估计构件疲劳极限的极小样本方法.在疲劳寿命服从对数正态函数分布的假设下,研究常幅和变幅载荷作用下由构件的疲劳寿命计算其疲劳极限的问题.两个算例表明,文中提出的方法利用以往积累的大量疲劳试验数据和现场试验数据,估计构件的疲劳极限,计算方便.计算结果与传统方法确定的疲劳极限的结果符合较好.     

高强度圆柱齿轮S-N曲线转折点循环数N0的初步研究

零件的S—N曲线转折点循环数N0是零件疲劳强度评价和设计的一个重要参数。现有试验表明，材料的S—N曲线转折点循环数N0和零件的S—N曲线的N0值相差不大，可用材料的S—N曲线的N0值代替零件的S—N曲线的N0值。对高强度圆柱齿轮单齿的弯曲疲劳S—N曲线进行试验研究，得到了高强度齿轮的S—N曲线转折点循环数N0，结果表明，高强度齿轮的S—N曲线的N0值远远小于其材料的S—N曲线的N0值，不能用材料的S—N曲线的N0值代替零件的S—N曲线的N0值。从微观组织上初步解释了高强度齿轮的S—N曲线的N0值远小于材料的S—N曲线的N0值的原因。     

缺口应力集中对40Cr钢高周疲劳性能的影响

用超声疲劳试验方法测定了40Cr钢光滑试样和缺口试样在105-1010周次范围内的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了缺口应力集中对疲劳性能的影响。结果表明:两种试样的S-N曲线呈现连续下降特征;缺口应力集中对材料疲劳性能的影响表现出阶段性特征,存在一个临界疲劳断裂循环数Nc,当疲劳断裂周次NfNc,Kf随Nf的增加而减小。在107以上超高周范围内,Kf和疲劳缺口敏感系数g与Nf具有线性关系。     

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.     

Investigating the effect of clamping force on the fatigue life of bolted plates using volumetric approach

In this paper, the effects of bolt clamping force on the fatigue life for bolted plates made from Al7075-T6 have been studied on the values of notch strength reduction factor obtained by volumetric approach. To attain stress distribution around the notch (hole) which is required for volumetric approach, nonlinear finite element simulations were carried out. To estimate the fatigue life, the available smooth S-N curve of Al7075-T6 and the notch strength reduction factor obtained from volumetric method were used. The estimated fatigue life was compared with the available experimental test results. The investigation shows that there is a good agreement between the life predicted by the volumetric approach and the experimental results for various specimens with different amount of clamping forces. Volumetric approach and experimental results showed that the fatigue life of bolted plates improves because of the compressive stresses created around the plate hole due to clamping force.