对变幅加载下基于动态响应特性的点焊接头疲劳寿命预测

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第4期机械工程学报Vo1．45NO．42009年4月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGApr．2009DoI：10．3901，JME．2009．04．070又幅加载下基于动态响应特性的占焊接头疲劳寿命预测冰，l’’李承山尚德广王瑞杰孙国芹(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100022)摘要：以汽车车身材料镀锌低碳钢BJXH50为母材的点焊接头为研究对象，在测量变幅疲劳过程中的点焊试件的动态响应特性的基础上，对单点点焊接头的疲劳损伤及寿命预测问题进行研究

2、。在恒幅和变幅加载下对点焊试件进行疲劳试验，并结合动态响应测量，提取点焊试件在疲劳过程中的固有频率变化数据。在常幅和变幅加载下分别对单点点焊接头疲劳过程中固有频率的变化特征进行分析，定义频率幅度变化率，并利用频率幅度变化率的大小来表示载荷水平引起的损伤程度，提出以频率幅度变化率和当前循环数来表示载荷水平的作用效果。基于频率幅度变化率和当前寿命循环数，建立变幅加载下单点点焊接头疲劳寿命预测模型，该预测模型可有效避免了载荷谱分析和损伤计算过程中产生的误差，取得很好的效果。关键词：动态响应频率幅度变化率寿命预测变幅加载点焊接头中图分类号

3、：THl14FatigueLifePredictionBasedonDynamicResponseCharacteristicsforSpot·weldedJointsunderVariableAmplitudeLoadingLIChengshanSHANGDeguangWANGRuijieSUNGuoqin(CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022)Abstra

4、ct：Onthebasisofthedynamicresponsemeas~ementduringthefatigueprocess，fatiguedamageandlifepredictionarestudiedforsinglespot-weldedjointmadeofgalvanizedlowcarbonsteelmaterials(SteelgradeasBJXH50)forautomotivebodyundervariableamplitudeloading．Fatiguetestiscarriedoutunderva

5、riableamplitudeloading，andthedataofdynamicresponsefrequencyisextractedbymeasuringdynamicresponseduringthefatiguedamageprocess．Thecharacteristicsofnaturalfrequencychangeareanalyzedduringthefatigueprocessunderconstantandvariableamplitudeloadings．Thenaturalfrequencyratio

6、(NFR)isdefined，andthedamageisdenotedbytheNFR．ItisproposedthattheeffectofloadlevelisreflectedbytheNFRandcurrentcycles．BytheNFRandcurrentcycles，fatiguelifepredictionmodelisproposed，whichCanavoiderrorsgeneratedfromloadspectraanalysisanddamagecalculation．Theresultsshowtha

7、tgoodagreementsareachievedwiththecalculatedfatiguelife．Keywords：Dynar~cresponseNaturalfrequencyratioLifepredictionVariableamplitudeloadingSpot-weldedjoints影响点焊疲劳性能的因素更多，疲劳分析更加复杂。0前言因此，研究变幅或随机载荷下点焊结构的疲劳性能具有重要的工程实际意义。点焊技术被广泛应用于汽车行业中，点焊接头到目前为止，国外学者主要研究了在变幅加载的疲劳性能直接关系到汽车整

8、个车身的使用寿命。下点焊结构的应力强度因子、局部结构应力等，基另外，在汽车服役过程中，这些点焊结构常处于变本都是基于有限元来计算的。提出的疲劳寿命预测方法主要有KANG等u之】的结构应力法、WANG等J幅或随机载荷作用的状态，与常幅载荷作用相比，的