基于红外热像法的az31b镁合金及其tig焊焊接接头的高周疲劳行为研究

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1、万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文STUDY0NFATIGUEBEHAVIOR0FAZ31BMAGNESIUMALLOYANDITSTIGⅥ屯LDEDJONTBASEDON唧一一瑚一阳0。㈣Y269㈣30蹬0㈣2DissertationSubmittedtoTai3UniversityofTechnologylawuanUnlversl1ectmol02vFortheDegreeofMasterofEngineeringName：WuGuangheNumber：2011510138，Supervisor：Prof．ZhangHongxiaMajo

2、r：MaterialsProcessingEngineeringResearchSubject：StudyonMaterialsJoiningandInterfaceBehavior万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：量￡丝日期：劢／红．305-论文作者签名：墨2丝日期：劢修．关于学位论文使用权的说明本人完

3、全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：关左终日期：丝丝复!．主丝导师签名：主亟墨三立Et期：导师签名：兰盘墨三!区期：b￡胗．j-，乡口万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文基于红外热像法的AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头的高周疲劳行为研究摘要镁合金以其

4、众多优点在航空航天和交通运输等领域具有广阔的应用前景，这些领域离不开焊接技术的支持并承受交变载荷，而焊接接头的疲劳问题常成为制约其安全应用的瓶颈。目前的疲劳试验方法往往存在耗时耗力等缺点，红外热像法以其快速、准确、实时等优点在疲劳试验中得到应用，它能够从能量角度深入分析疲劳过程的本质，因此基于红外热像法的镁合金及其焊接接头的疲劳行为研究具有理论意义和实际应用价值。本文借助红外热成像技术，通过分析试样在循环加载过程中的温度场信息，研究AZ31B镁合金及其手工TIG焊焊接接头在高周拉一拉疲劳过程中的疲劳行为，并对循环弹性变形时试样的温度变化进行了分析；通

5、过分析带余高和去余高焊接接头的疲劳性能和疲劳过程中的温度场信息，研究了余高对镁合金焊接接头疲劳行为的影响；最后，采用红外热像法对AZ31B镁合金及其焊接接头的疲劳极限和疲劳寿命进行了快速预测。结果表明：当加载应力高于试样的疲劳极限时，镁合金及其焊接接头在疲劳试验过程中均呈现5个不同的阶段的温度变化：初始温升阶段、温度下降阶段、温度稳定阶段、快速升温阶段和断裂往后自然降温阶段，这主要是由循环硬化和循环软化的交互作用引起的。当加载应力低于试样的疲劳极限时，试样没有明显的初始温升现象。当试样处于循环弹性变形范万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文围内时，试

6、样的温度逐渐降低直至与环境达到动态平衡，这是由于循环载荷下的弹性滞后现象引起的热弹性滞后造成的。试验得到AZ31B镁合金母材在1×107循环次数下的的疲劳强度为87．6]V[Pa，其手工TIG焊带余高和去余高焊接接头在5×106循环次数下的疲劳强度分别为59MPa和59．9MPa，去除余高后焊接接头的疲劳强度仅增加了1％。采用红外热像法预测的镁合金母材的疲劳极限为95．9Ⅷa，带余高和去余高焊接接头的疲劳极限分别为63．7Ⅷa和65．6MPa，与疲劳试验的相对误差分别为9．5％，8％和9．6％。采用红外热像法预测的镁合金及其焊接接头的疲劳寿命和试验得

7、到的疲劳寿命总体吻合较好。带余高接头的裂纹萌生位置和断裂位置均位于焊趾处，焊趾处的应力集中是导致带余高焊接接头疲劳断裂的主要原因；去余高接头的裂纹萌生位置和断裂位置位于焊缝中，去除余高后焊缝处较低的疲劳性能是导致去余高焊接接头疲劳断裂的主要原因。红外热像技术能够直观地观测到疲劳裂纹萌生和扩展的全过程，并能及时发现疲劳过程中的危险点，预防疲劳事故的突发。本试验仅需得到疲劳试验过程前两分钟内的温度场信息，即可快速预测镁合金及其焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。在本试验所采用的试样的几何尺寸和试验条件下，若母材、带余高接头和去余高接头在疲劳过程中的最大初始温度

8、增量分别高于3．4K、2．15K和3．77K，试样就会发生疲劳断裂。反之，则不会发生疲劳断裂。关键词：红外热