本文關鍵詞：SMA490BW激光-MAG電弧復合焊接頭疲勞斷口定量評價

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【摘要】：激光-電弧復合焊接是一種新興的焊接方法,可實現(xiàn)高效、優(yōu)質焊接。轉向架是高速列車的重要構件,其接頭性能優(yōu)劣對列車安全運營有重要的影響,尤其是動載性能。SMA490BW是一種常見的轉向架材料,目前多使用半自動MAG或自動MAG焊進行施焊,效率不高,激光-MAG復合焊接是可能的替代技術之一。而國內外研究文獻中對SMA490BW激光-MAG復合焊接頭動載性能研究還比較少。因此,對復合焊接頭的疲勞性能進行研究有一定意義。本論文針對SMA490BW的激光-MAG復合焊接頭的疲勞壽命規(guī)律及斷口形貌定量特征進行研究,獲得部分基礎數(shù)據(jù),同時為更好理解疲勞擴展機制奠定基礎。本論文采用優(yōu)化的SMA490BW復合焊接工藝獲得復合焊接頭,對接頭的基本力學性能、組織、硬度的變化規(guī)律進行分析。在應力比R等于0時,獲得接頭的疲勞壽命應力曲線,對曲線中的規(guī)律進行了探討,并詳細研究了疲勞斷口的形貌特征。利用分形維數(shù)方法定量刻畫斷口形貌,深入分析了斷口疲勞源近鄰區(qū)和裂紋擴展區(qū)斷口分維的分布規(guī)律,及裂紋擴展過程與分維變化規(guī)律的聯(lián)系。最后采用Matlab設計了一個分維計算GUI界面�；玖W性能結果均符合標準要求。對疲勞壽命進行分析得到應力比R=0時的接頭疲勞極限為385MPa,試樣內部或邊界缺陷是裂紋萌生的主要原因。裂紋擴展過程中,斷口中的準解理特征會逐漸消失,擴展區(qū)邊界呈類圓形或類橢圓上的部分弧段。斷口分維表征結果表明：裂紋擴展區(qū)分維大小和離差系數(shù)均比較小,形貌較均勻,疲勞源近鄰區(qū)不規(guī)則性大,微觀結構的均勻性較低�？紤]應力集中影響的疲勞源近鄰區(qū)分維隨應力水平增加呈增大趨勢；裂紋擴展區(qū)內分維隨應力水平增加呈減少趨勢。距源區(qū)500μm～2000μm范圍內,在裂紋擴展過程中,斷口微觀形貌變化包括準解理特征的消失,二次裂紋萌生,撕裂嶺增多到隨后逐步減少,分維大小呈現(xiàn)典型的正‘V’和倒‘V’聯(lián)合規(guī)律,與形貌特征變化一致。推斷得到斷口準解理特征消失時,空間維約為2.50,信息維大小約為1.741。通過GUI實現(xiàn)圖形對象分維計算,可視化圖形存儲等功能。
【關鍵詞】：激光-MAG復合焊 疲勞斷口 分維 定量表征 GUI設計
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG407
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題背景及意義12
• 1.2 激光-電弧復合焊研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 激光-電弧復合焊接原理及特點13-14
• 1.2.2 激光-電弧復合焊研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 疲勞性能研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 傳統(tǒng)疲勞的研究方法15-16
• 1.3.2 分形維數(shù)概述16
• 1.3.3 分形維數(shù)計算方法16-17
• 1.3.4 材料疲勞分維方法研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本論文的研究意義、研究內容和創(chuàng)新性18-20
• 1.4.1 本論文的研究意義18
• 1.4.2 本論文的研究內容18-19
• 1.4.3 論文創(chuàng)新性19-20
• 第2章 試驗材料及方法20-26
• 2.1 試驗材料20
• 2.2 試驗設備與測試方法20-26
• 2.2.1 焊接工藝試驗21-22
• 2.2.2 無損探傷試驗及組織觀察22-23
• 2.2.3 基本力學性能試驗23-24
• 2.2.4 疲勞試驗及斷口觀察24-26
• 第3章 SMA490BW激光-MAG復合焊接頭力學性能26-44
• 3.1 SMA490BW復合焊接頭宏觀形貌及探傷結果26-27
• 3.2 接頭組織及硬度規(guī)律27-30
• 3.2.1 金相組織分析27-29
• 3.2.2 硬度規(guī)律分析29-30
• 3.3 基本力學性能30-32
• 3.3.1 拉伸性能30
• 3.3.2 彎曲性能30-31
• 3.3.3 沖擊性能31-32
• 3.4 疲勞性能32-41
• 3.4.1 接頭疲勞壽命分析32-34
• 3.4.2 疲勞斷口分析34-41
• 3.5 結果分析與討論41-43
• 3.6 本章小結43-44
• 第4章 疲勞斷口分維表征44-57
• 4.1 分維計算原理44-46
• 4.2 疲勞源近鄰區(qū)的定量表征46-51
• 4.2.1 疲勞源近鄰區(qū)分維取值分布46-48
• 4.2.2 相同應力水平下分維與應力集中系數(shù)關系48-50
• 4.2.3 不同應力水平下分維變化規(guī)律50-51
• 4.3 疲勞裂紋擴展區(qū)定量表征51-56
• 4.3.1 疲勞裂紋擴展區(qū)斷口分維分布51-53
• 4.3.2 不同應力水平下擴展區(qū)分維變化規(guī)律53
• 4.3.3 疲勞裂紋擴展過程中分維變化規(guī)律53-56
• 4.4 本章小結56-57
• 第5章 斷口分維定量計算GUI設計57-64
• 5.1 GUI設計主要思路及步驟57
• 5.2 GUI對象選取及界面布局57-61
• 5.3 GUI回調函數(shù)編寫61
• 5.4 GUI斷口分維分析實現(xiàn)61-62
• 5.5 本章小結62-64
• 結論與展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文73-74
• 附錄174-75

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本文編號：669085