变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展研究综述

机械结构主要承受疲劳载荷,工程上尤其承受变幅载荷。本文对目前国内外比较常用的变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展的模型理论进行了详细地综合分析,大致包括了塑性诱导闭合理论、裂纹尖端钝化理论和残余压应力理论。目前常用的模型单峰或多峰超载疲劳裂纹扩展寿命的预测结果比较理想,但在高载比以及考虑构件厚度效应时误差往往比较大。所有模型均有其依据的理论、成立的前提条件和适用范围,在实际工程应用中应根据不同的条件选择相应的模型。高载比,裂尖大范围屈服时模型寿命预测的准确度问题是今后重点。本文对读者了解模型的使用范围和简化模型以提高其寿命预测的适用性、方便性和准确度,可以提供借鉴。     

变幅载荷下摩擦焊接头疲劳寿命的分布及模拟

试验研究并分析了45钢摩擦焊接头切口件恒幅载荷下的疲劳性能,表明其疲劳寿命结果可很好地表示当量应力幅的函数,即Ni=C[△σ∧2/（1 n）eqv-(△σeqv)∧2/(1 n)th]∧-2,表达式中疲劳抗力系数C和疲劳门槛值（△σeqv)th服从对数正态分布。根据C和（△σeqv）th的物理意义及概率分布,可知疲劳试件个体间的差异可以由C、（△σeqv)th来区别,而疲劳试验结果的随机分散性产生于试件个体间的差异,据此提出了一种新的模拟45钢摩擦焊接头切口件变幅载荷下疲劳寿命试验及其分布的方法,给出了相应的模拟计算步骤,模拟结果与试验结果进行了比较,结果表明,45钢摩擦焊接头切口件在变幅载荷下的疲劳寿命分布的模拟结果服从对数正态分析,并与试验结果符合得很好。因此该模式方法可用于摩擦焊接结构的疲劳可靠性分析,从而节省大量的人力、物力。     

基于固有频率变化和载荷特性的点焊疲劳寿命预测

基于疲劳试验和动态响应试验,对单点拉剪点焊试件在恒幅、变幅和随机疲劳过程中的固有频率变化特性进行了研究.通过恒幅、变幅疲劳损伤过程中的频率响应函数曲线和各阶模态固有频率的比较,提出以载荷和频率变化率作为描述点焊疲劳损伤的特征参量,并利用剩余寿命比,建立了频率变化率与参量的线性关系,并以此关系描述随机载荷的疲劳过程.根据加载载荷、频率变化率和当前循环数来预测寿命,适用于载荷谱已知,固有频率可测情况下的疲劳寿命预测,预测值与试验值吻合较好.     

变幅载荷下铝合金的腐蚀疲劳裂纹起始寿命

试验测定了铝合金切口件在变幅块谱下于３．５％ＮａＣｌ溶解中的腐蚀疲劳裂纹起始（ＣＦＣｌ）寿命,结果表明,变幅载荷谱中的大超载会显著延长ＣＦＣＩ寿命,并用超载方式和加载顺序具有明显的影响,根据反映大小载荷交互作用和腐蚀效应的超载ＣＦＣＩ寿命曲线,探讨了应用Ｍｉｎｅｒ累积损伤定则建立变幅载荷下切口件ＣＦＣＩ寿命估算模型的可行性,并应用平均秩对变幅块谱下ＣＦＣＩ寿命的分布进行了统计分析,讨论了变幅载荷谱     

预拉伸对不锈钢电阻点焊接头疲劳寿命的影响

不锈钢电阻点焊接头疲劳测试中,断裂处多数在焊点附近。其原因归结为焊接接头处存在残余应力。文中对SUS301不锈钢3.5 mm和4.5 mm两组不同板厚组合的点焊试件进行疲劳测试,得出给定应力下的中值疲劳寿命,随后通过预拉伸削弱点焊接头内部残余应力后重新进行疲劳测试,进行最优载荷区间分析;同时测试焊态及拉伸试件残余应力,对疲劳寿命改善机理进行分析。结果表明,加载预拉载荷T后,不锈钢点焊接头的疲劳寿命得到显著提升;随着T的增大接头疲劳寿命的提升程度也将增大,但当T达到55%以上时接头将会发生形变,影响性能;T最优的选取区间为在此区间内能够将接头疲劳寿命从中短寿命区提升至无限寿命区;在选取最优区间的预拉载荷后,焊点内部残余拉应力在受力方向减小较多,能够低于100 MPa,垂直受力方向也能够降至1/3。     

恒变幅载荷下Al-Si-Mg合金的疲劳行为及微观结构演变(英文)

研究了恒变幅疲劳载荷作用下Al-Si-Mg合金的疲劳行为及微结构对其疲劳性能的影响。对恒变疲劳载荷作用下Al-Si-Mg合金的单轴疲劳寿命以及疲劳行为进行了研究。利用透射透射电子显微镜观察在恒变幅载荷条件下Al-Si-Mg合金中位错以及位错带的演变情况。结果表明,Al-Si-Mg合金的疲劳寿命随变幅载荷的变化而变化;位错结构在Al-Si-Mg合金中的运动具有一定的规律性。变幅加载条件会引起材料微结构发生变化,使得材料的硬化效果和变形行为表现出明显的差异,从而影响了损伤的演化进程,材料的疲劳寿命强烈地依赖于加载历史所导致的材料微观结构变化。     

焊接接头低周疲劳损伤分形演化模型

用宏观与微观相结合的方法研究焊接接头疲劳损伤演变规律。认为焊接接头疲劳裂纹扩展路径在一定尺度范围内具有分形特征。用分形几何学方法建立裂纹扩展模型，将断裂力学的概念运用到损伤力学演化规律研究中，给出分形有效应力强度的表达式以及损伤演化率方程，推导出损伤演变方程，为从微观层次定量描述焊接结构疲劳断口特征及宏观疲劳断裂特性提供了一种新方法。     

多级载荷作用下的疲劳寿命可靠性计算方法SCIEI

以不同应力水平下的破坏率相等进行损伤等效转换出发，建立了新的非线性累积损伤模型。在此基础上，得出疲劳寿命服从对数正态分布时多级载荷下的疲劳寿命可靠度计算方法。最后讨论了Ｐ─Ｓ─Ｎ曲线是幂函数和指数函数时的计算公式。     

双周疲劳载荷作用下焊接接头线性累计损伤分析

采用自制的超声频分量双周疲劳(CCF)试验装置,对16Mn的焊接接头试件进行低频疲劳载荷与超声频分量(高频)载荷复合加载,采用线性累计损伤理论来估算双周疲劳载荷作用下16Mn对接接头的疲劳寿命,并计算两个疲劳载荷分量各自造成的累计损伤比例.结果表明,使用Miner法则计算双周疲劳试件的疲劳累积损伤时,如果高低周疲劳载荷只是简单按照比例计算,会严重低估两个分量疲劳载荷之间的耦合作用;而低周疲劳载荷按外包络线计算的方法则能够很好的考虑到高低周疲劳载荷间的耦合作用.     

ST12汽车钢板拉剪点焊接头的疲劳强度

针对车身使用的ST12低碳钢板,利用生产线上焊接设备制备了电阻点焊接头拉剪疲劳试件.对点焊接头区域进行了金相组织观测,测量了焊点附近的维氏硬度值分布.在MTS材料疲劳试验机上进行了恒幅疲劳加载,得到了ST12低碳钢板的电阻点焊接头的S-N曲线.基于所得的S-N曲线进行了两级疲劳加载试验,对两级加载下的线性累积疲劳损伤进行了分析.累积损伤结果分析表明,ST12低碳钢板电阻点焊件在两级加载下存在加载次序效应,高-低加载次序下加载次序效应更为明显.     

6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊疲劳性能分析

对6061-T6铝合金点焊接头进行单点疲劳试验,确定6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊的疲劳断裂原因,得出6061-T6铝合金的S-N曲线以及条件疲劳极限.通过对载荷水平为1.5 kN的6061-T6 RFSSW疲劳试样进行金相分析以及断口扫描分析,得到了6061-T6铝合金疲劳断裂原因以及疲劳断口特征.结果表明,6061-T6点焊接头中的钩状缺陷和上下板结合处缺口尖端的应力集中是造成疲劳破坏的主要原因,疲劳裂纹始于上下板搭接处焊点的钩状缺陷外边缘,即缺口尖端处;在焊接过程中,应通过优化工艺参数尽量减小钩状缺陷的尺寸以及降低缺口处的应力集中,从而提高焊点的疲劳寿命.     

Characterising thermoacoustic emission in alternating current spot welding process

The acoustic emission of spot welding with thermoacoustic theory was studied in this paper, which provides new basis to analyze the quality of nugget with acoustic signal. The result shows that the thermoacoustic emission exists in both 5052 Al alloy and cold-rolled steel AC spot welding process and this process takes place later than the load of welding current, and the frequency of thermoacoustic is twice as that of the welding current. The amplitudes of thermoacoustic signals detected from different angles are different, which undergo an up-down-up process. The thermoacoustic emission shows different trends with the thickness increase in AC resistance spot welding experiment for 5052 Al alloy and cold-rolled steel.     

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.     

微型件精密点焊技术

为了确保微型件点焊质量,往往需要对点焊过程的加热速度、能量、电流波形、时间等参数进行精密控制.分析了微型件点焊的主要特点,阐述了各种微型件精密点焊机的基本工作原理、输出电流波形和性能特点.列举了典型的微型件精密点焊应用实例,展望了几种微型件点焊方法的发展前景.     

Prediction of fatigue crack propagation life in notched members under variable amplitude loading

One of the interesting phenomenon in the study of fatigue crack propagation under variable amplitude load cycling is the crack growth retardation that normally occurs due to the application of a periodic overload. Fatigue crack growth rate under simple variable amplitude loading sequence incorporating period overloads is studied using single edge notched specimens of AISI304 stainless steel. Load interaction effects due to single and multiple overload have been addressed. Substantial retardation of fatigue crack growth rate is observed due to the introduction of periodic tensile overloads. Estimates of fatigue life have been obtained employing Wheeler model (using Paris and modified Paris equations) and Elber’s model. Analytical predictions are compared with experimental results. Results of these analytical fatigue life predictions show good agreement with the experimental fatigue life data. Fatigue crack propagation rates also have been evaluated from the fractographic study of fatigue striations seen on the fracture surface. Good agreement was found between the experimentally observed crack growth rates and the fatigue crack growth rates determined by the fractographic studies.