超高周循环载荷作用下焊接接头疲劳行为实验研究

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1、中文摘要随着工业技术的发展，在航空航天、汽车、高速列车等许多工业领域其零部件受高速交变载荷的作用，在服役期内构件疲劳工作寿命已达109周次，甚至更高。使用常规疲劳试验技术只能满足传统的疲劳极限定义。因此，关于材料在107周次以上疲劳寿命引起了广泛关注。用现有的常规疲劳试验方法完成107～1010超高周范围内疲劳试验要耗费大量的时间和费用。因此，本文对于一种加速疲劳实验装置即超声疲劳实验装置进行了研究。因此，如何更好的应用超声疲劳实验装置进行超长寿命疲劳实验，一直是专业人员关注、研究的重要课题。本文对超声疲劳实验装置进行进一步的完善，增加了USB2

2、．0数据传输装置，与计算机连接，使实验数据能够被实时跟踪、记录和传输。通过采用P89C61x2增强型5l单片机对数据进行采集，通过对USB2．0的外围硬件电路和软件设计，操作界面设计等来实现对超声疲劳数据的采集和传输功能。在数据采集之前要前进行滤波，因此本文还设计了滤波电路。通过联机调试此系统能够正常工作。根据理论计算公式对超声疲劳试样进行设计，共有四种形式。本文选用变截面圆柱试样进行试验。应用超声疲劳实验装置进行超高周疲劳实验，来验证超声疲劳实验装置的稳定性。本文选用45钢为材料设计两种试样：母材和焊缝进行试验，将试验结果进行对比。对上述超声疲

3、劳数据采集系统进行了调试，调试后结果表明，USB2．0数据采集系统可实现与计算机进行稳定的数据传输和实时跟踪。通过对45钢母材和焊缝疲劳试验分析表明，在超过107循环周次后试样仍然发生疲劳断裂。焊缝疲劳寿命远低于母材。关键词：超声疲劳；数据采集；疲劳试验：ABSTRACTWithtechnicaldevelopmentinmodemindustry，inmanyapplications，thelifetimeofthemechanicalcomponentshavetoendureuptol0cyclesofloadingwithoutfailu

4、reoratbest．Theconceptofafatiguelimithasonlybeenappliedinconventionalfatiguetesting．ThusthefatiguepropertyofmetallicmaterialsintheUHCFrangetendstobeallimportantsubjectinthemechanicaldesigntoensurethelongtermsafetyofthemechanicalstructures．Sinceperformingexperimentsoftheultra-h

5、igh-cycleregimeintherangeof107-1010cyclesusingaconventionalfatiguetestingmethodisverytimeconsumingandexpensive，inthispaper，akindofaccelerationfatiguetesttechnique，calledtheultrasonicfatiguetesting，wasdevelopedandstudied．Thushowapplytoultrasonicfatigueequipmentintheultra—hi曲-c

6、yclefatigue(UHCF)isalwaysimportantsubjectasprofessionals．Theultrasonicfatigueequipmentgainedperfectly．Itincreasedalotoffunction，forexampledatatransmissiveequipmeritofUSB2．O；collectingtestingdatabyaccessorialcomputerandtracking．Testingdatawascollectedby51SingleChipMicyoco(SCM)

7、．Collectionandtransmissionoftestingdatahasbeenactualizedbydesigningofhardwareandsoftwareandmanipulatinginterface．Filtercircuitwasusedtofilteringbeforecollectingdata．On-linetestingwasqualified．Therearefourkindofultrasonicfatiguetestsampleswhichbedesignedaccordingtocalculatedfo

8、rmulainthetheory．Varying-areacolumnWastesting．Theperformanceofultras