超声频分量双周疲劳载荷作用下焊接接头疲劳行为

使用带超声频载荷分量的双周疲劳试验装置对Q345钢焊接接头分别进行纯低周、纯高周以及双周循环加载条件下的疲劳试验.应力比R为O.5,高周载荷频率约19 kHz.结果表明,叠加于大幅低周循环载荷上的小幅高周循环载荷及叠加于大幅高周循环载荷上的小幅低周循环载荷都能够对焊接接头造成严重的疲劳损伤.通过按外包络线表征双周疲劳强度,如果疲劳寿命使用低周载荷循环周次表征,低估了高周载荷分量对焊接接头造成的损伤;如果疲劳寿命使用高周载荷循环周次表征,又高估了低周载荷分量对焊接接头造成的损伤.     

超长寿命区间16Mn钢焊接接头疲劳性能

使用自行研制的TJU-HJ-Ⅰ型超声疲劳试验系统装置进行了16 Mn钢母材和焊接接头试件的超声疲劳性能试验,以探索其在超长疲劳寿命区间的疲劳行为.结果表明,无论母材还是焊接接头,其S-N曲线都是一条连续下降的曲线;在106～107循环周次范围内焊接接头不存在传统概念上的疲劳极限,载荷循环周次超过107甚至109以后,试件依然发生疲劳断裂.在超长寿命区间,焊接接头疲劳强度远低于母材的疲劳强度.使用现有疲劳极限数据去设计工作在超长寿命区间的焊接结构件是很危险的.     

基于红外热像法的AZ31B镁合金电子束焊接接头的疲劳行为（英文）

采用红外热像法对循环载荷下AZ31B镁合金电子束焊接接头的疲劳行为进行研究。对试件在疲劳试验中表面温度演变规律和产热机制进行分析,并在此基础上对其疲劳极限进行预测,同时通过分析试件表面温度和热点区域的演变规律对其疲劳损伤进行定量评估。结果表明:采用红外热像法不仅能够实现对镁合金电子束焊接接头疲劳极限的快速预测,而且可以对其疲劳损伤进行实时定量监测。镁合金电子束焊接接头疲劳极限预测结果同传统S-N试验结果保持一致。试件表面温度以及热点区域演变可作为评价镁合金电子束焊接接头疲劳损伤的有效依据。     

基于连续损伤力学的高低周复合疲劳损伤

基于连续损伤力学(CDM)的经典损伤理论和不可逆热力学原理，分别对高周和低周疲劳载荷下的损伤演化模型进行了研究，进而推导出一个新的高低周复合疲劳损伤模型；将该模型编写为UMAT耦合到ABAQUS有限元分析软件中，实现了对缺口材料高低周复合疲劳损伤的模拟及裂纹萌生位置和萌生寿命的预测；同时研究了不同的高低周循环比对裂纹萌生寿命的影响.结果表明,裂纹容易在缺口根部应力集中处萌生；该模型考虑了高低周循环的交互作用，模拟计算结果更符合实际情况；同时通过研究发现高的循环比会使裂纹的萌生加速.     

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.     

退火处理对钛合金压印接头疲劳性能影响

文中实现了钛合金板材的压印连接,并将得到的压印接头分成两部分,一部分不予处理,一部分进行整体退火处理. 将得到的两组试件进行静拉伸试验和拉-拉疲劳试验. 结果表明,未处理的钛合金压印接头静拉伸最大载荷均值为4 363.64 N,失效位移均值为1.48 mm. 退火处理后,钛合金压印试件的静拉伸最大载荷均值为3 879.74 N,失效位移均值为1.85 mm;未处理的钛合金压印接头疲劳性能明显优于后者,前者的疲劳极限高于后者约68%;两种接头的疲劳裂纹总是在压印点偏上的部位出现,SEM分析显示该部位应力较为集中且存在多个疲劳源,两种断口的疲劳源呈脆性疲劳断裂特征,退火处理的接头颈部断裂断口为塑性断裂.     

Q345桥梁钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳振动技术研究了桥梁钢Q345qC的母材和圆形对接焊接接头试件的高周与超高周疲劳性能.试验发现,在105～109循环周次内焊接接头的疲劳性能远低于母材,且无论是母材还是焊接接头其S-N曲线都是呈连续下降趋势.当母材服役超过107周次,焊接接头服役超过5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂.结果表明,焊接接头...     

含错位效应十字焊接接头疲劳可靠性评估

探究缺陷效应对焊接件疲劳性能的影响是控制焊接质量的重要内容.文中引入焊接缺陷参数的影响,基于累计寿命-临界损伤建立含缺陷承载十字焊接接头疲劳可靠性分析模型.首先,根据结构件焊缝和缺陷参数以及载荷条件,建立有限元计算模型,并基于平均应变能密度方法 (average strain energy density method,SED)和热点应力方法 (hot spot method,HS)等评估方法探究各特征参数对疲劳性能的影响.其次,结合BP神经网络和Miner线性累计损伤准则建立可靠性分析模型,以概率统计相关参数为基础系统分析疲劳载荷和变异系数对于疲劳可靠性指标的影响.结果表明,位移和角错位及其概率分布参数显著影响焊件的疲劳寿命分布及可靠性概率,该可靠性模型为工程焊件的疲劳寿命设计及监测检修提供参考依据.     

基于局部应变法的焊接微区低周疲劳性能

针对忽略焊接力学不均匀性的名义应变法评价焊接接头低周疲劳性能不准确的问题,提出一种考虑焊接接头力学不均匀性、基于弹塑性有限元计算的局部应变法,对焊接接头的低周疲劳性能进行准确评价.通过耐热钢电弧焊接头光滑试样和焊缝光滑试样的低周疲劳试验,以及焊接接头光滑试样在加载过程中的弹塑性有限元计算,采用名义应变法和局部应变法分别对耐热钢电弧焊接头光滑试样进行低周疲劳性能评价.结果表明,耐热钢电弧焊接头在低周疲劳载荷下断裂于焊缝区域.采用名义应变法评价该焊接接头时,结果偏保守.由于局部应变法考虑了焊接接头的力学不均匀性,基于断裂微区的局部应变进行疲劳性能评价,发现采用局部应变法得到的焊接接头应变—寿命曲线与断裂微区焊缝的应变—寿命曲线一致.     

TCS不锈钢接头超声冲击处理疲劳对比试验研究

日益繁忙的交通运输对车辆承受动载能力的要求越来越高,车辆的疲劳强度及提高和改善焊接接头疲劳强度越来越受到重视.对TCS铁素体不锈钢焊接接头进行了原始焊态与超声冲击处理十字焊接接头疲劳性能的对比试验,对恒幅载荷作用下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为进行了研究.试验结果表明:超声冲击处理态试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高了60%左右.     

DZ—22定向凝固高温合金复合疲劳特性的研究

本文模拟航空发动机叶片在服役状态下的疲劳行为，研究了ＤＺ－２２定向凝固合金在不同试验温度、不同低循环应力下，高低循环复合疲劳特性。结果表明，在低循环载荷上叠加高特振动载要使复合疲劳寿命下降，但若高频振幅小于某一临界值时，其复合疲劳寿命反而会明显增长，这是由于高频小幅值振动起到次负荷锻炼作用使材料得到强化，且在高低循坏复合疲劳过程中抑制了疲劳损伤。     

TC4钛合金的多轴高周疲劳损伤及强度退化研究

不同工况下TC4(Ti-6Al-4V)钛合金疲劳累积损伤及强度退化存在较大差别。为了充分表征载荷参数的影响,基于Chaboche损伤模型以及改进的多轴疲劳损伤准则,提出新的强度退化模型,开展了TC4钛合金的多轴高周疲劳(HCF)寿命预测和强度退化评估。首先,开展TC4合金在一系列加载路径下的多轴比例和非比例疲劳试验。将Chaboche非线性损伤准则和临界平面法与提出的损伤控制参数相结合,描述了TC4合金的非线性疲劳损伤计算和寿命预测。其次,进一步建立了基于累积损伤的非线性强度退化模型,并证明了该模型在不同载荷工况下均可以获得更高的精度。实验结果表明,由于考虑载荷参数的影响,提出的TC4钛合金疲劳寿命与强度退化预测结果精度远高于其他的预测模型。     

Fretting fatigue studies of titanium nitride-coated biomedical titanium alloys

Fretting fatigue is an adhesive wear mechanism caused by repetitive tangential micro-oscillation between two contacting materials pressed together under cyclic load. Bioimplants, such as hip joints and bone plates, are prone to undergo fretting fatigue failures during their service within the body. This article presents the fretting fatigue damage characterization of physical vapor deposition (PVD) TiN-coated biomedical titanium alloys (Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb) subjected to cyclic loads. The PVD TiN layer delayed the damage because of superior tribological properties compared with uncoated alloys. Delamination and abrasive wear damage of TiN at contact caused failure of the alloy. Friction coefficient curves of the PVD TiN-coated pair showed an irregular pattern caused by the influence of wear particulates and Ringer fluid at the contact.     

基于纳米压痕法的无铅BGA焊点的循环力学行为

采用纳米压痕法通过循环加载卸载方式研究了最大载荷、循环次数及保载时间对Sn-3.0Ag-0.5Cu和Sn-0.3Ag-0.7Cu 2种钎料BGA焊点循环性能的影响.结果表明,Sn-Ag-Cu系无铅BGA焊点的循环性能具有很大的载荷依赖性,随着最大载荷的增加,BGA焊点的损伤累积增加且前几周循环中损伤累积很大,其后逐渐减小并趋于稳定;循环次数增加,使BGA焊点抵抗变形的能力稍有降低;保载时间增加,蠕变位移不断增加,蠕变和疲劳共同作用会加速焊点失效;Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料BGA焊点的能量损耗大于Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料BGA焊点.     

Fatigue Behavior of Friction Stir-Welded Joints Repaired by Grinding

Fatigue is undoubtedly the most important design criterion in aeronautic structures. Although friction stir-welded joints are characterized by a high mechanical performance, they can enclose some defects, especially in their root. These defects along with the relatively low residual stresses of the friction stir-welding thermomechanical cycle can turn into primary sources of crack initiation. In this context, this article deals with the fatigue behavior of friction stir-welded joints subjected to surface smoothing by grinding improvement technique. The 4-mm-thick aluminum alloy 2024-T351 was used in this study. The fatigue strength of the base material, joints in the as-welded condition, and the sound and defective friction stir-welded joints improved by grinding were investigated in detail. The tests were carried out with a constant amplitude loading and with a stress ratio of R = 0. The fatigue results show that an improvement in fatigue behavior was obtained in the joints repaired by superficial grinding technique. The weld grinding technique is better especially for lower loads and increases the high cycle fatigue strength. The fatigue strength of the improved welded joints was higher than that of the base material.     

Resistance Spot Welding Characteristics and High Cycle Fatigue Behavior of DP 780 Steel Sheet

Resistance spot welding characteristics of DP 780 steel was investigated using peel test, microhardness test, tensile shear test, and fatigue test. Tensile shear test provides better spot weld quality than conventional peel test and hardness is not a good indicator of the susceptibility to interfacial fracture. The results of high-cycle fatigue behavior of spot welded DP 780 steel under two different parameters show that at high load low cycle range a significant difference in the S-N curve and almost similar fatigue behavior of spot welds at low load high cycle range are obtained. However, when applied load was converted to stress intensity factor, the difference in the fatigue behavior between welds diminished. Furthermore, a transition in fracture mode, i.e., interfacial and plug and hole-type at about 50% of yield load is observed.     

电阻法检测金属构件损伤及预测疲劳寿命

基于非线性连续疲劳损伤理论,考虑应力幅带来的非线性累积效应,以电阻值定义金属构件损伤参量,提出基于电阻变化的金属高周疲劳损伤累积模型及疲劳载荷应力幅对损伤参量的影响函数,给出通过测量电阻来检测金属构件疲劳损伤状态的方法及预测高周疲劳剩余寿命的理论公式,并通过45号钢高周疲劳试验进行验证。     

基于磁记忆机理的焊缝疲劳累积损伤特征

通过20号钢焊接平板试件的拉-拉疲劳试验,研究了在单周期和多周期循环载荷下焊缝疲劳累积损伤的磁记忆信号特征。结果表明,由于试件内部初始状态下各处应力分布不均匀,焊缝原始磁信号表现为起伏较大;随着循环周次的增加,试件内部应力集中重新分布,信号趋于稳定;在周期累积循环试验中,磁记忆信号随着循环周次的增加出现螺旋上升的趋势,呈现出磁弹性效应变化特征;通过建立磁记忆信号与损伤度函数的模型,可根据磁记忆信号的变化准确判断裂纹扩展趋势,用于焊缝剩余寿命的预测。     

蠕变疲劳交互作用下裂纹萌生的有限元模拟

通过结合初始应力应变场与连续损伤力学理论以及单元失效和裂纹萌生准则,构建了蠕变-疲劳交互作用下裂纹萌生的预测模型,将模型编写为UMAT耦合到ABAQUS有限元分析软件中,实现了初始无缺陷结构蠕变-疲劳交互作用下裂纹萌生的有限元模拟,并分析了影响裂纹萌生寿命的因素.通过与线性累计损伤理论对比发现,裂纹萌生位置蠕变损伤和疲劳损伤具有相互促进作用,蠕变疲劳的交互作用使裂纹萌生寿命减小;蠕变和疲劳载荷加载顺序对损伤的累积具有很大影响,模拟发现承受蠕变载荷的结构在承受后续循环载荷下总损伤值更大,裂纹萌生寿命更短.