本文關(guān)鍵詞：鋼材點焊接頭疲勞測試與壽命預(yù)測方法研究

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【摘要】：在汽車工業(yè)領(lǐng)域,點焊是不可缺少的連接技術(shù)。一輛汽車白車身中存在數(shù)以千計的點焊接頭,它們的強(qiáng)度決定了汽車整體結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時的性能,因此對點焊結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性分析,具有非常大的現(xiàn)實意義與經(jīng)濟(jì)價值。本論文以4種汽車車身常用的鋼材所構(gòu)成的點焊接頭為研究對象,對拉剪和剝離兩種最常見的試件類型進(jìn)行了系統(tǒng)地試驗以及理論研究。探討了母材、焊核直徑、板厚以及失效模式等因素對點焊接頭疲勞壽命的影響。發(fā)現(xiàn)對于本文研究的鋼材點焊接頭,在本文的試驗條件下(R=0.1和R=0.3),載荷比對疲勞壽命影響不大;同時,不同的鋼種對疲勞性能影響也不顯著。而疲勞壽命則主要與試件類型、試件板厚和焊核直徑有關(guān)。不同的試件類型具有不同的拉伸及疲勞失效模式。論文介紹并建立了CBAR和ACM兩種常見的點焊有限元分析模型,在較粗的網(wǎng)格劃分下,得到了關(guān)鍵處的節(jié)點載荷值,表征了焊點處受疲勞載荷時的受力狀態(tài),并比較了兩種模型所得結(jié)果的異同。同時在基于有限元分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,計算了本文選取作為疲勞損傷參量的Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力值,由此構(gòu)建了疲勞分析常用的S-N曲線。然而結(jié)果表明,基于9個初始經(jīng)驗參數(shù)得到的結(jié)構(gòu)應(yīng)力值并不能減小不同幾何尺寸、不同試件類型間疲勞壽命的差別。本文借助他人已公開的點焊接頭疲勞實驗數(shù)據(jù),利用經(jīng)典的非線性廣義簡約梯度算法,提出了一種對Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算式中的經(jīng)驗參數(shù)項進(jìn)行優(yōu)化的過程,得到了經(jīng)過優(yōu)化后的適用于本文研究對象的經(jīng)驗參數(shù)值。結(jié)果表明,在合理地選擇經(jīng)驗參數(shù)的情況下,Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力值能夠有效地關(guān)聯(lián)不同幾何尺寸、不同試件結(jié)構(gòu)的接頭的疲勞壽命,而且兩種點焊有限元模型得到的結(jié)果并沒有明顯差別。同時,利用該方法得到了用以預(yù)測壽命的S-N曲線方程,絕大多數(shù)實驗數(shù)據(jù)點均落在5倍預(yù)測壽命范圍之內(nèi)。這證實了該Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力值可以作為疲勞損傷參量用以進(jìn)行點焊接頭的疲勞失效分析,也證實了本文所提出的優(yōu)化流程對準(zhǔn)確計算Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力的有效性。
【關(guān)鍵詞】：鋼材 點焊接頭 疲勞壽命預(yù)測 有限元模型 結(jié)構(gòu)應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U466
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 研究目的及意義8
• 1.2 點焊接頭疲勞影響因素與壽命預(yù)測方法研究現(xiàn)狀8-20
• 1.2.1 焊點疲勞性能的主要影響因素9-10
• 1.2.2 常見的點焊接頭疲勞壽命預(yù)測方法10-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容20-22
• 2 鋼材點焊接頭拉伸及疲勞性能實驗研究22-37
• 2.1 試件介紹22-23
• 2.2 實驗器材23-24
• 2.3 拉伸試驗結(jié)果及分析24-30
• 2.3.1 拉伸試驗步驟24
• 2.3.2 拉伸試驗結(jié)果24-30
• 2.4 疲勞試驗結(jié)果及分析30-36
• 2.4.1 疲勞試驗步驟30-31
• 2.4.2 疲勞試驗結(jié)果31-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3 點焊接頭有限元分析模型37-45
• 3.1 CBAR模型37-41
• 3.1.1 CBAR模型介紹37-38
• 3.1.2 CBAR模型建立及計算38-39
• 3.1.3 CBAR模型計算結(jié)果39-41
• 3.2 ACM模型41-44
• 3.2.1 ACM模型介紹41-42
• 3.2.2 ACM模型建立及計算42-43
• 3.2.3 ACM模型計算結(jié)果43-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 4 有限元結(jié)果分析以及優(yōu)化45-57
• 4.1 Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力法結(jié)果分析45-47
• 4.1.1 CBAR模型結(jié)構(gòu)應(yīng)力-壽命分析46
• 4.1.2 ACM模型結(jié)構(gòu)應(yīng)力-壽命分析46-47
• 4.1.3 小結(jié)47
• 4.2 非線性廣義簡約梯度優(yōu)化算法47-52
• 4.2.1 算法原理47-49
• 4.2.2 問題描述49-50
• 4.2.3 優(yōu)化步驟50-52
• 4.3 優(yōu)化后的Rupp結(jié)構(gòu)應(yīng)力法結(jié)果分析52-56
• 4.3.1 CBAR模型優(yōu)化結(jié)果分析53-54
• 4.3.2 ACM模型優(yōu)化結(jié)果分析54-55
• 4.3.3 小結(jié)55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 論文總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-62

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 童樂為,沈祖炎;正交異性鋼橋面板縱肋現(xiàn)場對焊接頭的疲勞性能[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年01期

2 常保華,史耀武,董仕節(jié);汽車鋼板膠焊接頭的計算模型及其應(yīng)力場特征研究[J];機(jī)械工程學(xué)報;1999年02期

3 尚德廣,王瑞杰;基于動態(tài)響應(yīng)有限元模擬的點焊接頭疲勞壽命預(yù)測[J];機(jī)械工程學(xué)報;2005年05期

4 ;鋁熱焊接頭原位重焊的實驗和施工[J];鐵道建筑;1975年06期

5 凌超,鄭修麟;16Mn鋼對焊接頭疲勞壽命的超載效應(yīng)[J];機(jī)械工程材料;1990年05期

6 孔德煌;李成江;何文匯;;T型熔透焊接頭殘余應(yīng)變有限元分析[J];鋼結(jié)構(gòu);2012年03期

7 王安坤,邢廣寺;螺紋鋼筋氣壓焊接頭的超聲波探傷[J];施工技術(shù);1992年08期

8 胡兵，薛景川，楊玉恭;不同制造工藝下對焊接頭靜力與疲勞特性分析[J];機(jī)械強(qiáng)度;1994年03期

9 常保華,史耀武,董仕節(jié);膠焊接頭的三維彈塑性應(yīng)力分析[J];中國機(jī)械工程;1998年07期

10 李承山;尚德廣;王瑞杰;孫國芹;;變幅加載下基于動態(tài)響應(yīng)特性的點焊接頭疲勞壽命預(yù)測[J];機(jī)械工程學(xué)報;2009年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 崔保忠;孫冬梅;;管道環(huán)焊接頭的斷裂韌性研究[A];第四屆石油工程焊接技術(shù)交流研討會論文集[C];2006年

2 王瑞杰;尚德廣;王時越;;考慮硬度分布的點焊接頭低周疲勞壽命預(yù)測[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學(xué)術(shù)會議暨第十屆破壞科學(xué)研討會/第八屆全國MTS材料試驗學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 張國棟;張富巨;郭嘉琳;馬立卿;;35CrMo鋼電火花堆焊接頭的界面行為及其組織變化[A];湖北省暨武漢焊接學(xué)會成立二十五周年2005年焊接學(xué)術(shù)年會文集[C];2005年

4 張柯柯;衡中皓;邱然鋒;孫敬;張占領(lǐng);石紅信;吳志偉;于華;張曉嬌;;電場作用下1.6%C-UHCS/40Cr鋼超塑焊接頭組織分析[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

5 周鑫淼;吳圣川;;高鐵永高強(qiáng)度鋁合金復(fù)合焊接頭的疲勞壽命預(yù)測[A];第16屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議會議程序冊[C];2012年

6 姜運(yùn)建;鄭相鋒;馮硯廳;李中偉;;電火花堆焊接頭的性能分析與研究[A];第七屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第二屆表面工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集（二）[C];2008年

7 吳松;侯金保;張勝;魏友輝;;過渡液相擴(kuò)散焊接頭重熔控制研究[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

8 吳松;侯金保;張勝;魏友輝;;過渡液相擴(kuò)散焊接頭重熔控制研究[A];第十五屆中國科協(xié)年會第13分會場：航空發(fā)動機(jī)設(shè)計、制造與應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2013年

9 張國棟;張富巨;郭嘉琳;馬立卿;;35CrMo鋼電火花堆焊接頭的界面行為及其組織變化[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學(xué)會聯(lián)合會第九屆年會論文集[C];2006年

10 承龍;趙凱;雷玉成;朱強(qiáng);;CLAM鋼TIG焊接頭微觀組織及力學(xué)性能[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;高強(qiáng)度焊接頭[N];中國有色金屬報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊辛;膠焊接頭在碰撞載荷下失效的模擬方法研究及其應(yīng)用[D];清華大學(xué);2010年

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1 方文華;一種多自由度激光—電弧復(fù)合焊焊接頭裝置的設(shè)計及分析[D];電子科技大學(xué);2014年

2 趙旭;SMA490BW激光-MAG電弧復(fù)合焊接頭疲勞斷口定量評價[D];西南交通大學(xué);2016年

3 吳驍;鋼材點焊接頭疲勞測試與壽命預(yù)測方法研究[D];重慶大學(xué);2016年

4 蘇婷;點焊接頭表面形貌及熔核檢測裝置研究[D];吉林大學(xué);2015年

5 文敏飛;不銹鋼車體環(huán)焊接頭疲勞性能及壽命預(yù)測方法研究[D];西南交通大學(xué);2012年

6 李力森;基于動態(tài)響應(yīng)頻率的雙點焊接頭疲勞損傷及壽命預(yù)測[D];北京工業(yè)大學(xué);2007年

7 馬政;基于溫度場的雙相鋼點焊接頭微觀組織和應(yīng)力場研究[D];華中科技大學(xué);2012年

8 李承山;基于動態(tài)響應(yīng)特性的點焊接頭變幅疲勞損傷與壽命預(yù)測[D];北京工業(yè)大學(xué);2008年

9 郝素鋒;熱沖壓高強(qiáng)鋼點焊接頭失效行為研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

10 張斌;Nd:YAG激光-MAG復(fù)合焊接頭設(shè)計及研究[D];長春理工大學(xué);2014年

，

本文編號：767082