AZ31B镁合金TIG焊横向接头疲劳性能研究

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1、太原理工大学硕士学位论文AZ31B镁合金TIG焊横向接头疲劳性能研究姓名：马丽莉申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王文先20070501太原理工大学硕士研究生学位论文AZ31B镁合金TIG焊横向接头疲劳性能研究摘要随着科学技术的发展，以及人们对能源和环境保护的重视，被称为21世纪“绿色”工程材料的镁合金受到越来越多的关注。对于大型复杂的结构而言，焊接技术是其最重要的加工技术，而疲劳破坏是焊接结构失效的一种主要形式。因此了解镁合金焊接结构疲劳性能的特点，采用合理的评定方法指导镁合金焊接结构的疲劳设计，对于镁合金的发展和广泛应

2、用都具有极其重要的作用。本文通过疲劳试验对AZ31B镁合金板材TIG焊横向对接接头和横向非承载十字接头的疲劳性能和相应的s_-Ⅳ曲线进行了分析，将试验结果与同形式、同参数的铝合金、不锈钢焊接接头的疲劳数据进行了比较。用热点应力方法对镁合金横向接头进行了疲劳评定研究。利用有限元软件对焊缝几何尺寸与镁合金接头焊趾部位应力集中系数的关系做了分析。研究发现，AZ31B镁合金母材和两种横向接头试验数据直接拟合得到的＆Ⅳ曲线斜率m分别为4．45、4．43和3．05，在2x106的循环次数下的名义应力疲劳强度分别为57．81MPa、24．60MPa

3、、17．25MPa，两种接头试件的热点应力疲劳强度分别为29．5MPa和20．7MPa。镁合金横向接头名义应力和热点应力sw曲线的斜率和疲劳强度均高于国际焊接学会(IIW)推荐的m=3．0及相应的疲劳强度，这说明对于镁合金，使用m=3．0也具有一定的安全裕度。通过试验比较，AZ31B镁合金两种横向接头的疲劳强度是同形式铝合金接头的40％左右，横向非承载十字接头的疲劳强度还不足同形式不锈钢接头疲劳强度的10％。将镁合金接头的试验数据用国际焊接学会(IIW)推荐的m=3．0处理得出FAT值，与规范给出的同形式铝合金和结构钢接头的疲劳级别进

4、行对比，结果表明经过安全评定方法处理的镁合金接头的疲劳强度仅为规定的铝合金疲劳级别的一半，为结构钢的10％～16％。通过有限元模拟，外推得出接头的热点应力，并计算得出横向对接接头和横向非承载十字接头的热点应力集中系数分别为1．2和1．6，说明热点应力集中系数与接头形式有重要关系。AZ31B镁合金两种横向接头的热点应力疲劳强度可用一条S-Ⅳ曲线表示，说明用热点应力法进行镁合金接头的疲劳评定能够减少焊接接头按疲劳强度划分的等级，比用名义应力法进行评定具有一定的优越性。通过有限元的模拟，发现对于AZ3IB镁合金对接焊缝和角焊缝，焊趾角度0和

5、焊I太原理工大学硕士研究生学位论文趾处过渡圆弧半径p都是影响应力集中系数的主要因素。焊趾角度口的增大、焊趾处过渡圆弧半径p的减小都会使焊趾处应力集中系数增大，从而恶化镁合金接头的疲劳性能，其中焊趾角度对应力集中系数的影响最大，并且当焊缝截面形状变化较大(p较大或p较小)时，应力集中系数对于其他影响因素的敏感性较强。关键词：镁合金，焊接接头，疲劳性能，疲劳评定，热点应力法，应力集中系数II太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONFATIGUEBEHAvIOROFTRANSVERSEJOINTSOFAZ3lBMAGNESIUMALLO

6、YWITHTIG一、vELDINGABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,andtheattentionofenergyandenvironmentalprotection,magnesiumalloywhichknown黯the21stcentury‘green’engineeringmaterial．ispaidmoreandmoreattentions．Asto1arge—scaleandcomplicatedS1】ucn】res．theweldingtechniquei

7、sthemostimportantprocesstechnology,andthefatiguedestroyisamainkindoffailureformofweldedstIucnIrBs．Tothedevelopmentandextensiveusingofmagnesiumalloy,it’Sveryimportantthatrealizingthecharacteristicofthefatigueperformanceofmagnesiumalloyweldeds虹ua嘶s．andadoptingtherationale

8、valuationmethodtOguidethefatiguedesignofmagnesiumalloyweldedstnJctures．FatigueperformancesandcorrespondingS-Nc