孔状缺陷对铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展路径及寿命的影响

作     者：管锋 张锦洲 姬世青 GUAN Feng;ZHANG Jinzhou;JI Shiqing

作者机构：长江大学机械工程学院湖北荆州434023 

出 版 物：《昆明理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Kunming University of Science and Technology(Natural Science))

年 卷 期：2024年第49卷第4期

页      面：170-178页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51974035,U1262108) 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学)开放基金(PLN2022-17) 大学生创新创业项目(Yz2021117) 

主　　题：孔状缺陷 铝合金焊接接头 数值模拟 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命 

摘      要：为了研究孔状缺陷对焊接结构中疲劳裂纹扩展及寿命的影响,以6061铝合金为研究对象,基于NASGRO模型,利用ABAQUS和FRANC3D进行联合仿真,经试验验证结果可信,计算了不同孔径、横向距离、纵向距离时CT试样的疲劳寿命和裂纹偏转角度.计算结果表明:由于孔的存在,裂纹扩展时KⅡ显著增加,在裂纹扩展过程中Ⅱ型裂纹扩展发挥了更大的作用;当孔位于裂纹扩展路径附近时,孔边缘会有比较大的应力集中,从而吸引裂纹向孔的方向偏转;当孔径较小时可以起到一定的延寿作用,但随着孔径的增加疲劳寿命快速下降,孔径为4 mm时疲劳寿命最大减少33%,裂纹最大偏转角48°;随着纵向距离的减少疲劳寿命不断减少,纵向距离为4 mm时疲劳寿命减少53%,裂纹最大偏转角44°;随着横向距离的减少疲劳寿命不断减少,但横向距离的影响相对较小,横向距离为6 mm时疲劳寿命最大减少20%,裂纹最大偏转角39.6°.