基于平均应力强度因子的高强钢焊点疲劳寿命仿真预测方法研究

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1、学校代号10532学号S12021013分类号U463密级公开硕士学位论文基于平均应力强度因子的高强钢焊点疲劳寿命仿真预测方法研究学位申请人姓名钱涛培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称宋凯讲师学科专业机械工程研究方向焊点疲劳强度论文提交日期2015年5月20日学校代号：10532学号：S12021013密级：公开湖南大学硕士学位论文基于平均应力强度因子的高强钢焊点疲劳寿命仿真预测方法研究学位申请人姓名：钱涛导师姓名及职称：宋凯讲师培养单位：机械与运载工程学院学科专业：机械工程论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年5月30日答辩委员会主席：龚金科教

2、授TheStudyofFatigueLifeSimulationPredictionMethodforHighStrengthResistanceSpotWeldJointsBasedonAverageStressIntensityFactorbyQianTaoB.E.(HefeiUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGradu

3、ateSchoolofHunanUniversitySupervisorLecturerSONGKaiMay，2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明；所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加臥栋注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表ｉ撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：＾日期：年月日学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国

4、家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论义被查阅和借阅。本人授权湖南大学可１＾１将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可封采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂请在相应方框内打Ｖ（）一＾作者签名：＾日期：衣年会月日导师签名日期年月心Ｓ＾■基于平均应力强度因子的高强钢焊点疲劳寿命仿真预测方法研究摘要一般情况下，典型的白车身结构通常含有多达3000～5000个焊点。焊点周围存在较严重的应力集中，疲劳裂纹易于形成和扩展，据统计大

5、约50%的汽车结构的疲劳问题和焊点有关，大约80%的车身疲劳问题和焊点有关。因此，在设计的早期运用计算机辅助分析的手段，对焊点进行疲劳寿命预测，对于有效降低生产成本，缩短汽车设计开发周期，提高产品的质量有着重要的现实意义。现今面对能源短缺、环境污染等一系列21世纪人类发展的重要问题，减轻汽车自重、降低燃油消耗已成为各大汽车生产商提高竞争能力的关键。因此，传统的低碳钢正越来越多地被高强度钢所取代，它能够在不降低车身强度、刚度等各项性能指标的前提下，减少车身重量。本文正是在此背景下对高强钢点焊接头的疲劳仿真预测方法展开相关研究工作。针对传统的基于力的LBF方法和基于应力的L

6、MS方法这两种焊点疲劳寿命仿真预测方法所存在的预测精度不高、建模和计算效率偏低等问题，本文提出了一种新的焊点疲劳寿命仿真预测模型，从断裂力学的角度考虑焊点的疲劳失效，采用一种模块化焊点模型，提出了一种焊点裂纹在板厚扩展路径上的平均应力强度因子DK作为疲劳寿命的评价参量。选择目前常用的高强度低合金钢(HSLA340GI)和双相高强钢(DP600GI)这两种高强钢材料、4种板厚组合的电阻点焊接头进行了剪切疲劳试验，并与传统的LBF和LMS方法进行预测精度的对比分析。主要的研究内容如下：(1)介绍了高强钢电阻点焊的的研究现状，简要叙述了点焊接头疲劳寿命预测的研究现状，介绍了疲

7、劳理论的发展过程，指出传统的焊点疲劳寿命预测方法无法直接应用到高强钢焊点疲劳寿命预测中。(2)采用了一种模块化焊点建模方法，相对于传统LBF和LMS方法所采用的焊点模型，该模型可以准确模拟焊点实际位置，更加符合焊点的物理几何特征，并且不会降低建模和计算效率，运用该模型进行焊点疲劳仿真分析能够获得更准确的疲劳寿命预测结果。(3)采用焊点疲劳裂纹在板厚扩展路径上的平均应力强度因子DK作为焊点疲劳寿命的评价参量，对HSLA340GI和DP600GI两种高强钢材料、4种板厚组合的电阻点焊接头进行了剪切疲劳试验，得到了不同点焊接头样件的疲劳寿命数据