不銹鋼車體環(huán)焊接頭疲勞性能及壽命預測方法研究.pdf

1、不銹鋼車體具有輕量化、高強度、使用壽命長、經(jīng)濟性好等優(yōu)點，因此，國內(nèi)外大量開展不銹鋼車體的研究和應用。不銹鋼車體的主要焊接形式有點焊、環(huán)焊、塞焊等，焊接部位存在較大的應力集中，容易發(fā)生疲勞破壞。由于不銹鋼車體環(huán)焊焊點數(shù)量在車體所有焊點中占據(jù)很大比例，因此環(huán)焊接頭的疲勞壽命直接關系車體的服役壽命，但目前國內(nèi)外對于環(huán)焊的疲勞性能研究尚處空白，因此亟需開展這方面的研究工作。
　　本文以不銹鋼板環(huán)焊試件為研究對象，用RUMUL高頻疲勞試驗

2、機進行疲勞試驗，獲得了載荷-壽命(△Fa-N)數(shù)據(jù)，使用顯微鏡觀察了疲勞斷口，分析了疲勞斷裂特征以及裂紋擴展規(guī)律，基于斷裂力學理論提出了環(huán)焊接頭疲勞壽命預測方法，闡明了環(huán)焊試件孔徑大小、焊孔位置、平均載荷、翹曲程度對疲勞性能的影響，得到的主要結(jié)論如下：
　　環(huán)焊試件加載方向的圓弧頂部的焊根部位應力集中最大，兩焊板的裂紋均從此處擴展。疲勞裂紋在焊孔板和非焊孔板內(nèi)擴展路徑大致為從焊根部位沿板厚度方向擴展至外部，然后沿圓弧方向擴展至母材

3、，最后在母材內(nèi)橫向擴展，其中在焊孔板焊縫金屬內(nèi)的裂紋擴展壽命占總壽命的90％以上，提高焊縫金屬的疲勞強度可以有效延長其壽命；提出一種疲勞壽命預測方法，使用三類不同焊孔直徑和不同板厚搭配的環(huán)焊試件對提出的預測方法進行試驗驗證，預測結(jié)果與實驗結(jié)果趨勢一致，可滿足工程應用中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的需求；分析了疲勞性能影響因素：焊孔直孔徑越大疲勞壽命越長；對于不等厚焊板的焊孔位置對疲勞壽命影響不大；平均載荷的增加使疲勞壽命降低，對疲勞壽命有一定影響，不可