基于灰色系统理论的7075铝合金板材疲劳寿命研究

在航空用飞机蒙皮制造过程中,7075铝合金是十分理想的材料。为了更精确地研究并预测7075铝合金的疲劳寿命,对7075-T-651铝合金板材进行了疲劳试验,在应力比R=0.1条件下,测得120~320 MPa不同应力下7075-T-651铝合金板材的疲劳寿命。以试验数据为基础,将灰色系统理论运用到7075-T-651铝合金板材的疲劳寿命预测中,生成GM(1,1)模型,在与试验相同的条件下进行疲劳寿命预测,并将得到的疲劳寿命预测模型S-N曲线与试验数据S-N曲线进行对比。研究表明,所建立的灰色系统理论GM(1,1)模型S-N曲线与试验所得S-N曲线基本吻合,因此,可以通过GM(1,1)模型来预测7075铝合金板材的疲劳寿命。     

A7N01铝合金焊接接头的不均匀特性

以A7N01铝合金焊接接头为分析对象,通过金相试验、显微硬度试验、拉伸试验和缺口疲劳试验分析了焊接接头微区的不均匀性．结果表明,A7N01铝合金焊接接头母材、焊缝、热影响区内的组织和硬度差别较大,焊缝硬度最低约为HV75,母材焊缝最高约为HVI10,热影响区内硬度变化较大．母材的屈服强度和抗拉强度高于焊缝和热影响区．而热影响区的断后伸长率最高．三个区域内疲劳裂纹萌生寿命差异较小,裂纹萌生寿命与总寿命之比近似为常数,疲劳总寿命差别明显,母材的疲劳总寿命最长,焊缝疲劳总寿命最短．     

基于灰色系统理论的压裂泵阀箱用钢疲劳寿命预测

针对压裂泵阀箱疲劳寿命受较多不确定因素影响,应用灰色系统理论对压裂泵阀箱用钢进行疲劳寿命预测。在对阀箱用30CrNi2MoV钢进行疲劳试验和试验数据分析的基础上,运用GM(1,1)模型、灰色Verhulst模型对30CrNi2MoV钢进行了疲劳寿命预测。结果表明:基于GM(1,1)模型的疲劳寿命预测精度为99.578%,基于灰色Verhulst模型的疲劳寿命预测精度为99.866%,预测精度较高,这为压裂泵阀箱用钢疲劳寿命预测提供预测精度及可靠性的方法。     

A6N01S-T5铝合金焊接软化行为及数值模拟

基于A6N01S-T5铝合金焊接接头显微硬度试验和微观组织分析,研究A6N01S-T5铝合金焊接接头软化特征,根据焊接接头不同区域的焊接温度及显微硬度,建立了A6N01S-T5铝合金软化模型.针对高速列车车顶焊接过程数值模拟,开发了基于平均温度曲线法的焊接快速数值模拟方法,并通过典型焊接接头试验验证.结果表明,平均温度曲线法可以替代移动热源进行焊接过程模拟.基于A6N01S-T5铝合金软化模型及平均温度曲线法,模拟高速列车车顶焊接过程,计算的车顶焊接变形与实测值比较吻合.     

基于粒子群优化算法的腐蚀预测灰色动态模型

针对海底管道腐蚀预测提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的新型灰色预测模型。在传统灰色GM(1,1)模型的基础上引入PSO算法优化背景权值和等维灰数递补方法对模型进行动态更新,建立了RGM(1,1)和RPGM(1,1)模型并应用在海底管道腐蚀预测中。对比三种模型的预测结果后发现,灰色预测理论适用于海底管道腐蚀预测;RGM(1,1)模型比传统GM(1,1)模型的预测效果稍好;RPGM(1,1)模型预的测精度与另外两种模型相比,有大幅提升。PSO算法对传统模型的改进效果显著,RPGM(1,1)模型具有较高的工程应用价值。     

A7N01铝合金退火处理后焊接接头疲劳裂纹扩展特性

针对高速列车底架结构采用A7N01铝合金的焊接接头进行了疲劳裂纹扩展速率试验,利用扫描电镜以及光学显微镜方法,研究了母材、热影响区及焊缝微观组织的演化,晶粒中弥散强化相、粗大强化相、粗大析出相以及杂质相等第二相粒子对疲劳裂纹扩展抗力的影响,进而研究A7N01铝合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展机制,为轨道车辆的安全可靠性评估提供基础性数据。     

A6N01-T5铝合金焊接接头的组织与疲劳性能

为了确定A6N01-T5铝合金挤压型材MIG焊接接头发生疲劳断裂的原因,本文采用高频疲劳试验机对A6N01-T5铝合金MIG焊接试样进行低周疲劳拉伸试验,研究了A6N01-T5铝合金焊接接头低周疲劳行为、疲劳裂纹表面和断口表面以及缺陷对疲劳性能的影响。结果表明:在热影响区存在一个明显的软化区,该软化区在疲劳拉伸实验中变形较严重;A6N01铝合金焊接试样的疲劳裂纹源萌生于气孔及夹杂等缺陷产生应力集中处;焊缝近表面的气孔及内部的夹杂是裂纹快速扩展的诱因。     

A6N01铝合金焊接接头疲劳损伤和断口形貌分析

采用高频疲劳试验机对A6N01铝合金MIG焊接试样进行低周拉伸疲劳试验,研究了A6N01铝合金焊接接头疲劳过程中表面形貌变化和疲劳断裂后的断口形貌。结果表明:随着循环应力的加载,在试样产生裂纹之前,晶界处位错塞积严重,产生永久滑移带,裂纹源萌生于永久滑移带。气孔、夹杂等缺陷处应力集中较大,也容易称为裂纹源。在裂纹扩展过程中,主裂纹对次裂纹的扩展具有屏蔽作用。裂纹在相邻的不同位向的晶粒中扩展时,裂纹扩展方向发生变化。A6N01铝合金焊接接头疲劳断口有较多浅显的韧窝,说明A6N01铝合金焊接接头具有良好塑性。     

TIG熔修对7N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

采用焊条电弧焊的方法对7N01铝合金焊接试板进行TIG熔修,对熔修前后的试件进行疲劳寿命测试,并对焊接接头的显微硬度变化进行测试,采用扫描电镜对疲劳断口进行显微形貌分析,并对疲劳源区缺陷进行XRD成分检测.结果表明,TIG熔修对焊趾应力集中的降低有限,还可能引入新的焊接缺陷成为疲劳裂纹源;同时TIG熔修使得焊接区域经受二次加热,沉淀强化相的形态和重新分布造成接头组织弱化,降低了焊接接头抵抗疲劳裂纹扩展的能力,多方面作用的结果是:经TIG熔修后铝合金焊接接头疲劳寿命略有降低,所以对于7N01高强铝合金对接接头单纯采用焊趾TIG熔修的方法提高疲劳性能不具备可行性.     

A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性及寿命预测(英文)

研究A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性,提出基于疲劳裂纹萌生寿命的寿命预测模型。母材、热影响区和焊缝三个区域内的疲劳裂纹萌生寿命差异较小。在这三个区域内,疲劳裂纹萌生寿命与疲劳总寿命之比是一个依赖于材料的参数,对于母材、热影响区和焊缝分别为26.32%、40.21%和60.67%。提出的疲劳寿命预测模型与实验结果和Basquin’s模型预测结果吻合良好。利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行观察,发现焊缝区域的裂纹萌生于焊接过程中产生的光滑表面。热影响区内疲劳裂纹萌生于熔合区气孔。母材中破碎的第二相是引起疲劳裂纹的主要原因。     

基于Pavlou方法的焊接结构疲劳寿命预测

变幅载荷作用下的疲劳寿命预测一直是焊接结构完整性评估的重要内容.基于Pavlou提出的疲劳损伤区概念,采用BS7608标准中推荐的S-N曲线,运用有限元热传导分析技术,提出了一种焊接结构疲劳寿命的预测方法.针对承载型十字焊接接头、非承载型十字焊接接头和对接焊接接头,开展了二级变幅载荷谱块的拉伸疲劳试验,分别采用Miner模型、M-H模型和Pavlou方法估算了试件的疲劳寿命.结果表明,Pavlou方法的预测精度明显高于其它2种模型,预测寿命与试验寿命误差散射图中数据点的分布形态更加合理,验证了Pavlou方法的精确性和有效性.进一步讨论了焊接接头S-N曲线存活率对疲劳寿命预测精度的影响,提出2.3%存活率可以获得较为满意的预测结果.     

7N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能

对MIG焊接得到的板厚为10 mm的7N01S-T5铝合金焊接接头进行疲劳试验,研究其疲劳性能,通过对疲劳试验后的试样进行金相组织观察和断口SEM观察,分析其疲劳试验前后显微组织变化以及断裂的原因。结果表明,7N01铝合金焊接接头的疲劳极限为111.6 MPa,经过疲劳试验的焊接接头断裂在硬度值最低的焊缝处,裂纹沿垂直于焊缝柱状晶的方向扩展。疲劳源处未见明显的夹渣、气孔等缺陷。焊缝处析出相聚集在晶界,部分区域出现了液化裂纹。     

基于变精度粗糙集的铝合金焊接接头疲劳寿命预测

采用变精度粗糙集方法对铝合金焊接接头疲劳寿命预测进行建模,采用基于联合熵的离散化算法和属性约简算法对信息进行处理,获取能预测铝合金焊接接头疲劳寿命的动态模型,并对该方法的主要步骤和关键问题做了阐述.基于试验室获取的小批量试验数据对该模型进行试验分析,结果表明,该模型既具有一定的噪声容忍度又具有较高的正确度和覆盖度.该方法拓展了粗糙集理论的应用领域,并为铝合金焊接接头疲劳寿命的预测提供了一种新方法,具有较大的应用潜力.     

高速列车用A6N01-T5铝合金激光-MIG复合焊接头疲劳性能研究

采用显微硬度和拉伸性能测试对比了激光-单丝脉冲MIG复合焊和MIG焊接的4 mm厚A6N01-T5铝合金板接头的力学性能。通过高周疲劳测试、疲劳裂纹扩展速率试验以及疲劳断口分析,探讨了激光-MIG复合焊接头的疲劳性能和断裂行为。结果表明,与母材相比,复合焊接头和MIG焊接头焊后均发生强度损失现象,且MIG焊接头的损失程度更为严重。复合焊接头疲劳寿命随应力幅的增加而减小,且同一应力幅下,寿命分布具有分散性,50%存活率下A6N01铝合金复合焊接头的疲劳强度为104 MPa,为母材(117 MPa)的88.9%。A6N01铝合金母材和复合焊接头的da/d N-ΔK曲线存在交叉现象,当ΔK18.63 MPa·m~(1/2)时,焊缝的裂纹扩展速率慢于母材,认为可以安全可靠地进行服役。复合焊接头疲劳裂纹由加工缺陷处萌生,裂纹源区呈现类解理河流花样;裂纹稳定扩展区未发现疲劳条带;瞬断区存在大小不一的韧窝和较为尖锐的撕裂棱,呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。     

焊接结构超高周疲劳主S-N曲线拟合及寿命预测方法

超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.?目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.?文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N曲线拟合方法.?基于已公开的300个焊接接头试验数据,拟合了铝合金焊接接头20?kHz超高周主...     

A7N01铝合金焊接接头中不同区域在不同介质中的电化学腐蚀行为

为了积累A7N01铝合金及其焊接接头在不同介质中的电化学腐蚀数据,采用ER5356焊丝分别焊接了A7N01-T5和A7N01-T4铝合金。采用动电位扫描法分别测试了2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝分别在5%(质量分数)NaCl,Na2SO4,NaNO3溶液中的极化曲线,并计算出相应的电化学参数。结果表明:2种铝合金焊接接头中母材在3种腐蚀溶液中的腐蚀倾向大于焊缝,腐蚀速率也快于焊缝;Cl-,SO2-4和NO-3对2种铝合金焊接接头中的母材及焊缝的腐蚀加速作用依次减弱;A7N01-T5母材在3种腐蚀介质中的耐蚀性优于A7N01-T4母材的。     

6N01-T5铝合金焊接接头疲劳断裂分析

为了确定6N01-T5铝合金挤压型材焊接接头发生疲劳断裂的原因,对6N01-T5铝合金型材及其焊接接头分别进行了疲劳试验,获得了它们的S-N曲线及条件疲劳极限.分析了接头的显微组织与力学性能,并对疲劳断口进行分析,得到了6N01-T5铝合金焊接接头的疲劳断口特征.结果表明,接头显微组织为α-Al与α-Al和Mg2Si的伪共晶,主要缺欠为气孔;在热影响区与母材交界处存在一软化区,该软化区会引起静载断裂,但不是构件发生疲劳断裂的主要原因;位于焊缝表面焊接缺欠以及构件的表面状态是影响接头疲劳性能的主要原因.     

A6N01S-T5铝合金接头疲劳性能

A6N01S-T5铝合金在现代化高速列车中应用广泛,制造铝合金高速列车车体时,焊接式最主要的连接方式,据统计,铝合金结构件中90%的断裂是由承受重复性动载的焊接接头的疲劳破坏引起的,研究了A6N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能,结果显示,同种焊接接头带余高试件比平滑接头的疲劳强度低,机加工的方式和精度很大程度上影响试件的疲劳性能。     

7N01铝合金焊接接头盐雾腐蚀及疲劳性能研究

分别对采用ER5356焊丝和ER5087焊丝所焊接的7N01铝合金接头进行了盐雾腐蚀试验及疲劳S-N曲线测试,计算了接头在循环寿命10~7次条件下的疲劳强度。利用视频显微镜、扫描电镜等手段分析了接头表面腐蚀损伤程度、疲劳断口微观形貌等腐蚀与疲劳特征。研究结果表明:采用两种牌号焊丝所焊接头的表面腐蚀损伤程度均随着腐蚀时间的增加而增大,其中热影响区的盐雾腐蚀损伤程度高于焊缝区。与焊丝ER5356相比,采用ER5087焊丝所焊接头经盐雾腐蚀后,其焊缝金属的表面腐蚀损伤度和腐蚀坑平均深度分别增加9.4%和18.6%,但用两种焊丝所焊接头的抗疲劳性能仍都满足规定的疲劳强度要求。     

应力集中对A7N01铝合金焊接接头疲劳性能的影响

采用脉冲MIG焊的方式制备了A7N01铝合金焊接接头,接头类型分别为对接、十字接、搭接等三种型式。采用A NSYS有限元仿真模拟不同类型接头的应力集中系数。研究不同类型接头疲劳S-N曲线,并分析断口微观形貌。结果表明:对接、十字接、搭接三种接头具有不同的应力集中系数,搭接接头具有最高的应力集中系数,十字接头次之,对接接头最低。随着应力集中系数的增大,三种接头的疲劳极限降低,并且在同样的加载应力下,疲劳循环周次也随着应力集中系数的增大而降低,但接头的微观断裂机理基本一致,都是在焊趾处为疲劳裂纹起源。证明应力集中不会影响A7N01铝合金焊接接头的断裂机理,由于高的应力存在,疲劳极限显著降低,因此在进行接头设计时,要考虑应力集中的影响。