301l冷轧不锈钢点焊接头疲劳断裂分析

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1、中文摘要摘要：冷轧30lL系列不锈钢是制造不锈钢轨道轻量客车的主材，具有冷轧硬化及无淬硬性特点，其点焊结构的疲劳断裂行为和机理与稳态合金有很大不同，目前，针对冷轧301L点焊结构疲劳行为的研究很少，与工程应用的迫切需求形成了极大的反差。本论文基于等效应力强度因子及有限元缺口应力，以实现对点焊试件疲劳寿命的预测评估为目标，对多种301L点焊接头及其多点焊结构的疲劳寿命进行了系统分析，研究了等效应力强度因子及缺口应力与疲劳寿命分布的关系和规律。通过对301L点焊疲劳断裂试件剖面、疲劳断口以及疲劳裂纹扩展路径的分析，研究了点焊接头及多

2、点焊试件的疲劳断裂机理和疲劳裂纹在板内的扩展规律，以及焊接缺陷对疲劳断裂行为的影响。研究结果显示，等效应力强度因子及缺口应力可以作为基础应力参数对不同形式的301L板点焊接头进行疲劳寿命分析，分析值与试验数据体现了良好的相关性。301L不锈钢点焊随着应力强度因子减小，点焊试件的平均疲劳寿命呈现相同规律的增大趋势。应用Pook和S．ZhaIlg提出的两种等效应力强度因子分析方法可实现对301L板不同结构的点焊接头平均疲劳寿命的评估和预测。通过粗网格有限元分析计算，得到301L单点焊接头以及多点焊试件在平均疲劳极限载荷作用下发生疲劳

3、断裂的最大缺口应力为230．270Mpa。点焊接头板间最大应力值随着板厚增大或熔核直径的增加而减小、疲劳载荷升高，多点焊结构中由于焊点之间的相互作用会增加焊点前沿的缺口应力、疲劳载荷降低。301L点焊接头为双面和单面穿板疲劳断裂，裂纹始于熔核外热影响区最大缺口应力处，呈半椭球面向板厚和板宽方向扩展，断口无典型疲劳辉纹；疲劳断口由中心平滑区和两侧脊状条纹台阶区组成，脊状台阶与疲劳裂纹垂直，其上可见窄弧形疲劳辉纹；被焊接板平整低会导致热影响区出现折叠缺陷，增大缺口应力。多点焊试件焊点间的作用应力会改变裂纹后期扩展路径，在加载方向焊点

4、间无或约束应力较小的焊点排布具有更高的疲劳载荷。关键词：301L点焊；疲劳寿命分析：应力强度因子；缺口应力；疲劳断口分类号：ABSTRACTABSTRACT：’Ikseriesofcold-rolled301Ls诎llesssteelplatesarc也em锄materialinmanl血ctL鹏of1i鲥-wei出Velliclebody．nlisk砌ofstcelhaSnlech黜teristicsofcold-r01ledhardenedandnon-llarde血g，nlefatigue胝turebehavior姐drn

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