铝合金焊接接头疲劳失效评定方法研究

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1、中文摘要本文通过焊接接头疲劳试验对3A21铝合金焊接接头JSjⅣ曲线进行了详细分析，并将其试验结果进行了比较，讨论了试件的焊接接头型式和焊趾角度对璺Jv曲线的影响。试验结果表明：铝合金焊接试件的常数棚和N=2x106疲劳强度与国际焊接学会(IIW)推荐的数值有较大差异，采用IIW的sⅣ曲线对本文铝合金焊接试件进行疲劳评定时，将给出过于保守的结果；接头型式不同导致焊接接头局部应力集中有较大差异，因而对采用名义应力幅值表示的9Ⅳ曲线有明显影响。应力平均法是局部应力方法之一，本文采用此方法对3A21铝合金焊接接头进行疲劳评定。用有限元计算局部应力值，建立了

2、评定结果的口Ⅳ曲线，并分析了接头型式、焊趾半径等因素对计算结果的影响。结果表明，采用SAA法能够对四种接头型式的疲劳寿命做出合理的估算，并能预测焊接接头的疲劳位置，它评定的结果是偏于安全的。对本文研究的3A21铝合金焊接接头而言，Neuber建议的把焊趾处视为尖锐缺口(即令p=0，矿‘=O．15ram)与实际情况有一定的差别，这样在焊趾处将产生较大的应力集中，由此得到的局部应力值远远大于实际值。此法在工程上有一定的适用性。焊趾是决定焊态接头疲劳性能的关键部位，应力集中区的最大应力存在于焊趾部位。临界距离法包括点法、线法、面法，本文应用点方法对3A21

3、铝合金的两种不同型式的焊接接头疲劳强度进行了评定研究。用有限元计算局部应力值，建立了评定结果的量Ⅳ曲线，并分析了有限元网格和接头型式对计算结果的影响。结果表明：点方法能够对两种接头形式的疲劳性能做出合理的评定，并能准确预测疲劳断裂位置。对焊态焊接接头，点方法的局部应力△盯。，参量为具有一定普遍意义的疲劳控制参量，由△盯。表示的焊接接头疲劳强度与接头型式无关：临界点法对有限元网格密度有一定依赖性。在相同的应力作用下，c型接头试件的疲劳寿命高于Dz型接头，即D2型接头比c型接头更易产生疲劳断裂。关键词：铝合金，应力平均法，临界距离法ABSTRACTs．N

4、curvesofweldedlointsmadeby3A21aluminumalloyarestudiedbasedontheresultsoffatiguetests．Theinfluenceofthedifferentjointgeometriesandweldtoeradiusons—Ncurveisdiscussedbythetestresultofweldedjoints．Itindicatesthattheconstantmandthefatigueresistancevaluewhichisat2×10。cyclesarediffere

5、ntfromthevaluerecommendedbyIIWobviously．ThefatigueassessmentresultofaluminumalloyweldedjointsthatisgivenbyIIWS-Ncurveisconservative．Inaddition，thedifferentjointgeometriesleadtothedifferenceoflocalstressconcentrationofweldedjoints，sonominalstressS-Ncurveisaffectedevidently．Thest

6、ressaveragingapproach(SAh)isoneofthelocalstressapproaches．Fatiguebehaviorof3A21aluminumalloyweldedjointsisassessedbythisapproachhere．ItcalculatesthelocalstressbythefmiteelementandestablishesS—NcurveassessedbySAA．ItshowsthatSAAcarlreasonablyassessthefatiguebehaviorandpredictthes

7、itesoffatiguefractureofweldedjoints．Theresultisconservative．AccordingtoNeuber’sproposal，theweldtoewasregardedasasharpnotch，namely,p=0mmandp1卸．15mm，whichhascertainapplicabilityinengineering．Withtheway,biggerstresswillbeconcentratedintheweldtoe，thusthelocalstressbycalculatingisbi

8、ggerthanactualone．Theweldtoeisimportanttofatigueproper