铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂行为分析_曹丽杰

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1、452010，Vol．38，№11铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂行为分析121曹丽杰，刘爱国，李培超(1．上海工程技术大学机械工程学院，上海201620;2．哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要:提高和改善铝合金搅拌摩擦焊接头抗疲劳断裂性能是保证其焊接结构安全可靠的重要措施。阐述了国内外对铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂行为的研究进展，包括铝合金搅拌摩擦焊接头的应力疲劳分析和应变疲劳分析;微结构、残余应力、表面处理对疲劳裂纹扩展速率的影响;焊接缺陷对疲劳断裂行为的影响;总结了在腐蚀介质中的疲劳裂纹形成特点和扩展规律及门槛值ΔKth。为建立铝

2、合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳设计规范、提高铝合金焊接结构的疲劳强度具有重要的理论意义和实践参考价值。关键词:铝合金;搅拌摩擦焊;接头;应力疲劳;应变疲劳;疲劳裂纹扩展中图分类号:TG439．8;TG146．21文献标识码:A文章编号:1007－7235(2010)11－0045－06Analysisonfatiguefracturebehavioroffrictionstirweldedaluminumalloyjoints121CAOLi-jie，LIUAi-guo，LIPei-chao(1．3．CollegeofMechanicalEngineering，ShanghaiU

3、niversityofEngineeringandScience，Shanghai20160，China;2．StateKeyLabofAdvancedWeldingProductionTechnology，HIT，Ha’erbin150001，China)Abstract:Improvingandincreasingfatigueresistanceoffrictionstirweldedaluminumal-loyjointsisanimportantmeasuretosecurethequalityofweldedstructure．Recentresearcheson

4、bothdomesticandforeignprogressesofthefatiguefracturebehavioroffrictionstirweldedjointswerereviewedinthispaper．Thestressfatigueanalysisandstrainfatigueanalysisinthefrictionstirweldedaluminumalloyjoints，influencesofprocessparametersonfatiguestrength，andinfluencesofmicrostructures，residualstre

5、ss，surfacemodificationandweldde-fectsonfatiguecrackgrowthratewereallincludedintheseresearches．FormationandgrowthlawofthefatiguecrackincorrosiveenvironmentandthethresholdΔKthweresummarized．Thisisvaluabletoestablishfatiguedesignstandardsforfrictionstirweldedaluminumalloyjointsandimprovefatigu

6、estrengthofaluminiumalloyweldedstructures．Keywords:aluminumalloy;frictionstirwelding;joints;stressfatigue;strainfatigue;fatiguecrackgrowth［1］1991年TWI发明的搅拌摩擦焊接(frictionstir接。随着这一技术在航空航天等铝合金制造领域welding，简称FSW)技术主要用于高强铝合金的焊的成功应用，其接头使用寿命成为关注的热点问题。收稿日期:2010－07－22基金项目:中国科学院知识创新工程重大项目(KJCX1－YW－21)第

7、一作者简介:曹丽杰(1968－)，女，黑龙江佳木斯人，讲师。462010，Vol．38，№11如何确保焊接结构在交变或波动应变条件下的安全式中:性，提高铝合金FSW接头的抗疲劳断裂性能，正成σ'f—疲劳强度系数;为重点研究内容。科研人员利用传统疲劳问题分析b—疲劳强度指数;方法，从应力-寿命曲线、应变-寿命曲线、疲劳裂纹扩ε'f—疲劳塑性系数;展速率、门槛值ΔKth等方面，分析了FSW工艺参数c—疲劳塑性指数。(搅拌头形状和尺寸、旋转速度、焊接速度等)、接头公式右边第一项为弹性应变幅，第二项为塑性显微结