【摘 要】
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在汽车、机车、高速船舶和航空航天领域,铝合金在结构中的应用日益广泛。焊接是工业生产中的主要连接方法,疲劳断裂是焊接接头失效的主要型式。本文通过焊接接头疲劳试验对铝
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在汽车、机车、高速船舶和航空航天领域,铝合金在结构中的应用日益广泛。焊接是工业生产中的主要连接方法,疲劳断裂是焊接接头失效的主要型式。本文通过焊接接头疲劳试验对铝合金3A21和5083焊接接头疲劳性能和相应S-N曲线进行了分析,计算了对接和不同角接头疲劳强度和曲线参数,分析了不同接头几何形状和焊趾半径对疲劳强度的影响,并且对不同几何型式的接头以及铝合金与钢焊接接头疲劳试验结果进行了比较。不同的承载方式和接头几何型式导致了应力集中;焊趾半径大小决定了应力集中程度,最终影响焊接接头的疲劳强度。为了研究焊接接头残余应力对接头疲劳强度的影响,本文采用ANSYS软件计算焊接残余应力。首先模拟接头的焊接温度场,在此基础上计算接头残余应力,并且分析研究了焊接接头尤其是疲劳断裂危险区的残余应力分布特征。结果表明:对于本文的B型和D型接头焊趾处存在较高的残余应力值;其计算结果与有限元网格划分有一定的关系。局部法是近年来应用于焊接接头疲劳评定的一种新方法,本文采用铝合金3A21角接焊缝的拉伸疲劳试验结果对Dang Van准则的局部法对于铝合金焊接接头疲劳评定的有效性进行了研究,用三维有限元方法计算了角焊缝的最大主应力和铝合金焊接接头的残余应力,并且分析了有限元单元尺寸对局部法评定的影响。结果表明:适用于钢接头的局部法不适用于铝合金焊接接头,将材料常数修正为α=0.5,β=51MPa后,评定结果与试验结果想符合。有限元网格尺寸对局部参数βexp评定有一定影响,当最小单元尺寸小于0.65mm,单元尺寸对评定结果的影响较小。
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