超声冲击改善焊接接头疲劳性能的数值分析

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1、超声冲击改善焊接接头疲劳性能的数值分析Numericalassessmentoffatiguepropertyofweldedjointimprovedbyultrasonicimpacttreatment学科专业：材料加工工程作者姓名：牛亚如指导教师：邓彩艳副教授天津大学材料科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人己经发表天津大学或其他教育机构的学位或证或撰写过的研究成果,也不包含为获得己在论文中书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

2、究所做的任何贡献均作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:片签字日期:叨∫⒎月咿日幺汹`7年学位论文版权使用授权书天津大学有关保留、使用学位论文的规定。本学位论文作者完全了解特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)靴论排者签名:撷四铆签各驷刷签字自期:γ冂年签字日期:刀丿月∫阼日)冫月丨屮日7年`冫摘要本文采用ABAQUS有限元分析软件对超声冲击处理焊接接头的疲劳性能进行研究。首先模

3、拟T型接头的超声冲击处理过程，采用两种热点应力法：厚度线性化法（TTWT）、表面外推法（LSE），研究材料强度和主板厚度对超声冲击态接头疲劳设计S-N曲线和疲劳强度的影响。结果表明，相对于表面外推法（LSE），厚度线性化法（TTWT）更适合用来研究材料强度和板厚对超声冲击态接头疲劳性能的影响；超声冲击态接头的S-N曲线斜率m可以采用随材料强度变化的值；与焊态接头不同，T型超声冲击态接头的厚度修正系数为负值，并且随着材料强度提高，厚度修正系数值增大。采用顺序耦合法模拟对接接头的焊接过程，在焊接残余应力场的基础上进行超声冲击处理，并对超声冲击态接头施加循环载荷，研究冲

4、击态接头在不同循环载荷下的应力释放规律。结果表明，在循环载荷下，超声冲击态接头会发生应力释放，并且应力释放主要发生在第一个循环周次，随着循环周次增加，应力继续释放，但释放程度很小；在不同应力幅下，超声冲击态接头的应力释放程度不同，随着应力幅的增加应力释放程度增大；在不同应力比的循环载荷下，与应力比R等于0.1相比，应力比R等于-1时残余应力释放程度较大。关键词：有限元模拟，超声冲击处理，S-N曲线，疲劳强度，材料强度，板厚，应力释放IIIABSTRACTThefatiguepropertyofUIT-treatedjointisdifferentfromwelde

5、djoint.Inordertoevaluatethefatigueperformanceoftreatedjoint,thesoftwareABAQUSwasused.TheultrasonicimpacttreatmentprocessofT-jointwassimulated,andtwostructuralhotspotstressapproaches:linearsurfaceextrapolation(LSE)andthroughthicknessattheweldtoe(TTWT)wereusedtostudytheeffectofmaterials

6、trengthandplatethicknessonfatiguepropertyofUIT-treatedjoint.Theresultsshowthatthestructuralhotspotstressapproachbasedonthroughthicknessattheweldtoe(TTWT)methodseemtobemoreeffectiveandaccuratetostudythefatiguepropertyoftreatedjointsthanlinearsurfaceextrapolation(LSE)method;Thecompariso

7、nbetweenexperimentaldataandnumericalresultsindicatesthattheslopesofS-Ncurvesfortreatedjointsdependonmaterialstrength,andtheadoptionofS-NslopevaryingwithyieldstrengthisproventobemoreproperforUITimprovementassessment;ForUIT-treatedT-joints,thethicknesscorrectionexponentsincreasewithmate

8、rials