工程结构材料焊接接头疲劳性能的对比研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文工程结构材料焊接接头疲劳性能的对比研究摘要进入二十一世纪，人类对新材料的要求越来越高，对环境的保护意识也越来越强烈，因此对于一种新材料能否满足结构设计和环境的要求成了人们普遍关心的问题。而对承受动载荷的结构件来说，疲劳性能是必须考虑的因素之一。本文对两种新材料的疲劳性能进行了研究，即WELDOX960高强钢和镁合金AZ31B。基于对这两种新材料的深入认识，我们又对常用的Q235B、铝合金5A06分别和WELDOX960高强钢、镁合金AZ31B的疲劳性能进行了对比研究。我们研究了Q235B的对接接头、横向十字接头、纵向十字接头和侧面连接接头等四种焊接接头的疲劳性能

2、，试验结果表明：在2X106循环次数下，对接接头的疲劳强度为157．8MPa，横向十字接头的疲劳强度为164．8MPa，纵向十字接头的疲劳强度为l18．3MPa，侧面连接接头的疲劳强度为113．0MPa。四种接头的疲劳强度均达到国际焊接学会规定的标准。研究了WELDOX960高强钢的对接接头、横向十字接头和纵向十字接头等三种焊接接头的疲劳性能，试验结果表明：在2X106循环次数下，对接接头的疲劳强度为182．0MPa，横向十字接头的疲劳强度为147．9御a，纵向十字接头的疲劳强度为132．4MPa。三种接头的疲劳强度均达到国际焊接学会规定的标准。研究了铝合金5A06的母材、对接接头、横向十字

3、接头、纵向十字接头和侧面连接接头等五种试样型式的疲劳性能，试验结果表明：在2×106循环次数下，母材的疲劳强度为99．97MPa，对接接头的疲劳强度为70．96MPa，横向十字接头的疲劳强度为57．48MPa，纵向十字接头的疲劳强度为41．80MPa，侧面连接接头的疲劳强度为48．20MPa。四种焊接接头接头的疲劳强度基本达到国际焊接学会规定的标准。研究了镁合金AZ3lB的母材、对接接头、横向十字接头、纵向十字接头和侧面连接接头等五种试样型式的疲劳性能，试验结果表明：在2x106循环次数下，母材的疲劳强度为66．72MPa，对接接头的疲劳强度太原理工大学硕士研究生学位论文为39．00MPa，

4、横向十字接头的疲劳强度为24．38MPa，纵向十字接头的疲劳强度为32．18MPa，侧面连接接头的疲劳强度为24．40MPa。四种焊接接头接头的疲劳强度均达不到国际焊接学会针对铝合金焊接接头的标准。我们分别对Q235B和WELDOX960、铝合金5A06和镁合金AZ31B的疲劳性能进行了对比。结果表明：WELDOX960焊接接头的疲劳性能总体上比Q235B的疲劳性能要好，铝合金5A06焊接接头的疲劳性能均比镁合金AZ31B的疲劳性能要好。采用扫描电子显微镜(SEM)分别对铝合金和镁合金焊接接头的疲劳断口形貌特征进行了观察。结果显示：铝合金断口中有明显的疲劳辉纹，在局部区域内有大量的韧窝和二次

5、裂纹，也可以发现细小的解理台阶，说明铝合金焊接接头的疲劳断裂时一种准解理机制的脆性断裂；而镁合金焊接接头断口中没有连续、清晰的疲劳条纹，大部分区域都是由细小密集的解理台阶、扇形花样、河流状花样组成，在断口的很多地方都可以看到大小不一的二次裂纹，说明镁合金焊接接头的疲劳断裂是一种解理机制的脆性断裂。关键词：Q235B，WELDOX960，铝合金5A06，镁合金AZ31B，焊接接头，疲劳评定Ⅱ太原理工大学硕士研究生学位论文CoNTRASTSTUDYoNIi!A，rIGUEPERFoRMANCEoFENGINEEIUNGSTRUCTUREMATERIALWELDEDJoINTABSTRACTThe

6、fatigueperformanceofthefourengineeringstructurematerials·——Q235B，thehigh—strengthsteelWELDOX960，5A06aluminumalloyandAZ31Bmagnesiumalloyisstudied．Theexperimentalresultswereassessedbythemethodofthenominalstress；someparametersconcernedtothefatiguestrengthwerereceived．Comparedthefatigueperformanceofthi

7、sfourmetals，someusefulconclusionswerefound．ThefatigueperformanceoffourweldedjointsofQ235B—buttjoint，transversecrossjoint，longitudinalcrossjointandside-weldjointwasstudied．Theexperimentalresultsshowedthatthe