發(fā)布時(shí)間：2017-06-27 23:16

  本文關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊接接頭的損傷累積規(guī)律的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：攪拌摩擦焊(FSW)作為固相焊接技術(shù)中的一種,在鋁合金的焊接方面有著較大的優(yōu)勢(shì)。本文以提高焊接接頭的疲勞性能為核心,從母材、接頭形式、焊接缺陷、組織結(jié)構(gòu)以及疲勞載荷等因素對(duì)試樣的疲勞強(qiáng)度以及壽命的影響規(guī)律進(jìn)行研究,該研究結(jié)果將為推廣和應(yīng)用攪拌摩擦焊接技術(shù)以及建立合理有效的疲勞評(píng)定規(guī)范提供重要的理論依據(jù)。本文使用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)鐵路用5083和6061鋁合金攪拌摩擦焊對(duì)接、搭接接頭以及母材疲勞試樣進(jìn)行了試驗(yàn),并采用了單點(diǎn)法、升降法與成組法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,根據(jù)可靠性理論分別求出了焊接接頭在置信度r=90%時(shí),存活率為p=99%,90%,50%的p-S-N曲線。疲勞試驗(yàn)表明,對(duì)接接頭的疲勞性能明顯要好于搭接接頭。在短壽命區(qū),塑性較好的鋁合金材料有著更好的疲勞性能；而在長(zhǎng)壽區(qū),母材的性能對(duì)攪拌摩擦焊接頭疲勞性能影響不是太明顯；攪拌摩擦焊接缺陷對(duì)接頭的疲勞性能影響顯著。金相試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),攪拌摩擦焊搭接和對(duì)接接頭均可分為四個(gè)區(qū)域,即母材區(qū)、熱影響區(qū)、熱機(jī)影響區(qū)以及焊核區(qū)。其中焊核區(qū)的組織為細(xì)小、均勻的等軸晶粒,而熱機(jī)影響區(qū)的晶粒受到了攪拌的作用發(fā)生了較大變形,熱影響區(qū)的晶粒最為粗大；對(duì)接接頭由于其焊縫根部的特殊性,會(huì)產(chǎn)生特殊的根部缺陷；而搭接接頭則在焊縫的搭接面處存在著較為嚴(yán)重的弱連接或者“鉤狀”缺陷,這些缺陷在接頭處產(chǎn)生了嚴(yán)重的應(yīng)力集中,降低了接頭的疲勞性能。斷口掃描分析發(fā)現(xiàn),鋁合金5083與6061鋁合金試樣斷口較平整,所有鋁合金的裂紋源區(qū)均位于焊縫中易于引起應(yīng)力集中的缺陷或含有強(qiáng)化相的位置。瞬斷區(qū)均含有韌窩,表明斷裂方式為塑性斷裂。本文研究了攪拌摩擦焊焊接接頭的疲勞損傷累積特性,在損傷曲線法的基礎(chǔ)上,提出了非線性疲勞累積損傷模型以及參數(shù)擬合算法。通過對(duì)5083鋁合金對(duì)接接頭三級(jí)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,新模型計(jì)算精度相比線性損傷模型更具有優(yōu)越性,說明這一模型具有較好的預(yù)測(cè)精度和工程實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 疲勞強(qiáng)度 p-S-N曲線 疲勞斷裂 顯微組織 損傷累積
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 選題背景與工程意義11-12
• 1.2 攪拌摩擦焊12-15
• 1.2.1 焊接原理12-13
• 1.2.2 工藝特點(diǎn)13-15
• 1.3 鋁合金FSW疲勞行為研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 接頭形式15-16
• 1.3.2 工藝參數(shù)16
• 1.3.3 母材16-17
• 1.3.4 循環(huán)應(yīng)力比17
• 1.3.5 焊接缺陷17-18
• 1.4 本文主要研究的內(nèi)容與方法18-21
• 2 試驗(yàn)材料以及試驗(yàn)方法21-29
• 2.1 試驗(yàn)材料21-22
• 2.2 疲勞試驗(yàn)22-25
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)22
• 2.2.2 試驗(yàn)加載條件22-23
• 2.2.3 疲勞試樣的制備23-25
• 2.2.4 疲勞試驗(yàn)方法25
• 2.3 疲勞試樣斷口掃描25-26
• 2.3.1 試樣制備25-26
• 2.3.2 疲勞斷口分析設(shè)備26
• 2.3.3 疲勞斷口分析方法26
• 2.4 金相試驗(yàn)26-28
• 2.4.1 試樣的制備26-27
• 2.4.2 試驗(yàn)方法27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 鋁合金FSW對(duì)接和搭接接頭疲勞性能試驗(yàn)研究29-65
• 3.1 材料的疲勞極限及其測(cè)定方法29-32
• 3.1.1 疲勞極限29-30
• 3.1.2 材料疲勞極限與抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系30-31
• 3.1.3 疲勞極限的測(cè)定方法31-32
• 3.2 p-S-N曲線及其測(cè)定方法32-39
• 3.2.1 S-N曲線32-34
• 3.2.2 p-S-N曲線34-35
• 3.2.3 p-S-N曲線的繪制方法35-38
• 3.2.4 異常數(shù)據(jù)處理38-39
• 3.3 疲勞性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理39-45
• 3.3.1 單點(diǎn)法試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理39-40
• 3.3.2 升降法試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理40-42
• 3.3.3 成組法試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理42-45
• 3.4 疲勞試驗(yàn)結(jié)果45-56
• 3.4.1 五系搭接試樣疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果45-47
• 3.4.2 五系對(duì)接試樣疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果47-49
• 3.4.3 六系母材試樣疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果49-52
• 3.4.4 六系搭接試樣疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果52-54
• 3.4.5 六系對(duì)接試樣疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理結(jié)果54-56
• 3.5 疲勞試驗(yàn)結(jié)果分析56-62
• 3.5.1 母材的影響57-59
• 3.5.2 接頭形式的影響59-60
• 3.5.3 焊接缺陷的影響60-62
• 3.6 本章小結(jié)62-65
• 4 鋁合金FSW接頭顯微組織及疲勞斷口分析65-79
• 4.1 鋁合金FSW接頭宏觀組織形貌65-68
• 4.1.1 “洋蔥環(huán)”、凸臺(tái)以及飛邊65-67
• 4.1.2 其它焊接缺陷67-68
• 4.2 鋁合金FSW接頭顯微組織分析68-70
• 4.2.1 鋁合金FSW搭接接頭微觀組織分析68-69
• 4.2.2 鋁合金FSW對(duì)接接頭微觀組織分析69-70
• 4.3 疲勞斷口分析70-77
• 4.3.1 疲勞斷口宏觀形貌70-73
• 4.3.2 疲勞斷口掃描電鏡研究73-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 5 鋁合金FSW對(duì)接接頭疲勞損傷規(guī)律研究79-89
• 5.1 Miner線性疲勞累積損傷模型簡(jiǎn)介79-80
• 5.2 非線性疲勞累積損傷模型80-87
• 5.2.1 非線性疲勞累積損傷模型的提出81-83
• 5.2.2 模型的驗(yàn)證83-86
• 5.2.3 模型的擴(kuò)展86-87
• 5.3 本章小結(jié)87-89
• 6 總結(jié)與展望89-93
• 6.1 論文的主要結(jié)論89-90
• 6.2 論文的后期展望90-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 附錄A97
• 附錄B97-99
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果99-103
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集103

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪建華,姚舜,魏良武,戚新海;攪拌摩擦焊接的傳熱和力學(xué)計(jì)算模型[J];焊接學(xué)報(bào);2000年04期

2 王德慶,劉日明,丁成鋼,劉書華;攪拌摩擦焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

3 彭成章,周鵬展,黃明輝;2024鋁合金的攪拌摩擦焊接工藝及顯微組織[J];湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期

4 劉小文,鄢君輝,薛朝改,段立宇;銅板攪拌摩擦焊接頭金相組織及力學(xué)性能[J];焊接學(xué)報(bào);2003年06期

5 劉小文,薛朝改,張小劍;銅板攪拌摩擦焊接工藝優(yōu)化[J];焊接;2003年12期

6 王希靖,郭瑞杰,阿榮,韓曉輝;攪拌摩擦焊接頭的溫度檢測(cè)[J];電焊機(jī);2004年01期

7 林三寶,張華,趙衍華,吳林,馮吉才;攪拌摩擦焊接塑性流體流動(dòng)的常用研究方法[J];電焊機(jī);2004年S1期

8 趙衍華,林三寶,賀紫秋,吳林;二維攪拌摩擦焊接過程的數(shù)值模擬[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2005年06期

9 趙衍華,林三寶,吳林,賀紫秋;攪拌摩擦焊接過程流體數(shù)值模擬概述[J];電焊機(jī);2005年08期

10 張昭,陳金濤,張洪武;攪拌摩擦焊接中壓緊力的變化對(duì)焊接過程的影響[J];航空材料學(xué)報(bào);2005年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張昭;陳金濤;劉亞麗;張洪武;;不同材料的攪拌摩擦焊接數(shù)值模擬[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

2 張昭;劉亞麗;張洪武;;攪拌摩擦焊接中缺陷生成的數(shù)值模擬[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

3 王衛(wèi)兵;郭曉娟;;攪拌摩擦焊接熱分析過程有限元模型的建立[A];第二屆民用飛機(jī)制造技術(shù)及裝備高層論壇資料匯編（論文集）[C];2010年

4 張利國(guó);姬書得;姜文輝;;攪拌摩擦焊接頭宏觀形貌的研究現(xiàn)狀[A];第二屆民用飛機(jī)制造技術(shù)及裝備高層論壇資料匯編（論文集）[C];2010年

5 賈洪德;張春杰;黃征;;推進(jìn)劑貯箱薄壁箱底攪拌摩擦焊接[A];第十六次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

6 劉亞麗;張昭;陳金濤;張洪武;;攪拌摩擦焊接數(shù)值模擬的網(wǎng)格敏感性分析[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

7 李鯤鵬;郭倫春;萬發(fā)榮;龍毅;;攪拌摩擦焊接過程中的組織結(jié)構(gòu)與焊接工藝的關(guān)系[A];第六屆21世紀(jì)中國(guó)焊接技術(shù)研討會(huì)暨第四屆計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用交流會(huì)論文�？痆C];2004年

8 蘇曉莉;王快社;周俊杰;王訓(xùn)宏;;鋁合金攪拌摩擦焊接參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響[A];全國(guó)第十三屆輕合金加工學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

9 劉會(huì)杰;陳迎春;馮吉才;;2219-0鋁合金攪拌摩擦焊接技術(shù)研究[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

10 劉小文;楊寧寧;穆耀釗;;異種金屬攪拌摩擦焊接頭的組織與力學(xué)性能[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳思;攻關(guān)能手的完美追求[N];中國(guó)航天報(bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李藝君;攪拌摩擦焊接/加工高熔點(diǎn)合金組織與性能相關(guān)性研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 張昭;攪拌摩擦焊接過程中材料行為及力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

3 張忠科;攪拌摩擦焊接過程的多場(chǎng)檢測(cè)及耦合關(guān)鍵問題研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

4 謝廣明;攪拌摩擦焊接鎂及銅合金的微觀組織和力學(xué)性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 李兵;6063鋁合金薄板攪拌摩擦焊接工藝及機(jī)理的研究[D];東北大學(xué);2009年

6 劉德佳;攪拌摩擦焊接鎂合金微區(qū)織構(gòu)、力學(xué)性能與斷裂機(jī)制[D];重慶大學(xué);2014年

7 張正偉;攪拌摩擦焊接構(gòu)件殘余狀態(tài)和疲勞壽命研究[D];大連理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 萬夫偉;2A12鋁合金攪拌摩擦焊接溫度場(chǎng)的數(shù)值分析[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

2 邵慶豐;鋁合金7050攪拌摩擦焊接頭洋蔥環(huán)微觀組織與力學(xué)性能[D];蘭州理工大學(xué);2016年

3 章敬慶;鋁合金攪拌摩擦焊接過程的熱/流模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

4 陳恒;5052和6061鋁合金攪拌摩擦焊接工藝及仿真分析[D];西南交通大學(xué);2016年

5 馬國(guó)棟;攪拌摩擦焊接接頭的損傷累積規(guī)律的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

6 羅暢;AZ91D及ZG61鎂合金FSW接頭組織與力學(xué)性能的研究[D];山東大學(xué);2016年

7 王訓(xùn)宏;攪拌摩擦焊接過程中的若干問題研究[D];西安建筑科技大學(xué);2007年

8 李樹偉;鋁合金攪拌摩擦焊接頭疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

9 項(xiàng)俊鋒;載流—攪拌摩擦焊接行為的有限元分析[D];重慶大學(xué);2013年

10 郭生霞;鈦合金攪拌摩擦焊接有限元分析[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊接接頭的損傷累積規(guī)律的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：491635