点焊结构焊接区材料的力学行为表征

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1、点焊结构焊接区材料的力学行为表征IdentificationofMechanicalPropertiesforWeldZoneMaterialsinSpot-WeldedJoints(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：机械工程研究生：马特指导教师:夏勇副研究员二○一六年六月关于论文使用授权的说明本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：

2、摘要摘要轻量化与耐撞性设计是当今和未来汽车领域内的两大重要趋势。目前，最常用的车身结构连接技术是电阻点焊。点焊结构焊接区不同区域有着不同的材料属性，这些不同的材料属性将很大程度地影响点焊结构的失效模式，从而影响到耐撞性。为了减重，工程师通常会选择强度较高的材料，以这些高强度材料为母材的点焊结构焊接区材料的力学性能表征仍需要更广泛的研究。本文尝试完成高强钢电阻点焊结构焊接区材料的力学性能表征工作。首先，通过有限元仿真优化了缺口拉伸与剪切试件。另外，对母材进行了单向拉伸、中心孔拉伸试验，为焊核区设计了小试件拉伸试验。所有试验均在准静态下进行，并利用数字图像相关法处

3、理变形信息。从母材、焊核与热影响区的单向拉伸试验，以及母材与焊核的剪切试验中，提取出力-位移以及应力-应变曲线，以表征不同区域的塑性硬化规律。从母材的缺口与中心孔拉伸试验，以及焊核的缺口试验中，提取出力-位移曲线，用于断裂模型的标定。关键字：电阻点焊耐撞性拉伸试验力学行为表征IAbstractAbstractLightweightdesignandincreasingcrashworthinessaretwomajortrendsintodaysandfutureautomotiveengineeringfield.Nowadays,themostfreque

4、ntlyusedjoiningtechnologyforcarbodiesisresistancespot-welding.Spot-weldedjointsconsistofdif-ferentzoneswithdifferentmechanicalproperties.Thesepropertieshighlyinfluencethefailuremodeofthejointsandthereforethecrashworthinessofthevehicle.Inpurposeofweightreduction,engineerschoosemateri

5、alswithhigherstiffness.Forthesematerialsthemechanicalpropertiesoftheweldedzonesareoftennotsufficientlyanalyzed.Thisresearchworkdealswiththeanalysisofthemechanicalpropertiesofre-sistancespot-weldedzonesforhighstrengthsteelsheets.Differentspecimenshavebeendesignedwithfiniteelementsimu

6、lationfornotchedtensionandsheartests.Usingaddi-tionalspecimendesignsforuniaxial,miniatureandcentralholetension,alltestswereconductedunderquasi-staticconditionswiththeassistanceofdigitalimagecorrelationtechnology.Force-displacementandstress-straincurveswereextractedforuniaxialten-sio

7、ninthethreemajorweldzonesbasemetal,heataffectedzoneandfusionzoneandforsheartensionforthebasemetalandthefusionzone.Notchedandcentralholeten-siontestswereusedtogaintheforce-displacementbehaviorforfractureatdifferentstresstriaxialites.Keywords:Spot-weldingCrashworthinessTensiontestMech

8、anicalcharacterizat