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撕裂型点焊件的非线性累积疲劳损伤与寿命预测

撕裂型点焊件的非线性累积疲劳损伤与寿命预测

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作者：侯晓丹昆明理工大学

学位级别：硕士

电阻点焊由于其加工效率高、经济实用、便于操作及自动化的焊接方式,普遍在航空、航天、汽车、电子、铁路车辆等领域发挥重大作用。通常点焊构件所处的工作环境往往是多轴应力及随机荷载居多,而拉剪点焊由于承载能力高,获得较多研究者... 详细信息

电阻点焊由于其加工效率高、经济实用、便于操作及自动化的焊接方式,普遍在航空、航天、汽车、电子、铁路车辆等领域发挥重大作用。通常点焊构件所处的工作环境往往是多轴应力及随机荷载居多,而拉剪点焊由于承载能力高,获得较多研究者们的关注。但是由于t型撕裂拉伸试件承载能力低,受力复杂,在构件中通常较易发生疲劳破坏,因此,对此种几何形式的点焊疲劳研究不能忽略。本文使用St12钢材料的t型撕裂拉伸点焊试件为研究对象,对其开展线性法则和非线性法则下的累积损伤和疲劳寿命预测研究,并将载荷水平的影响考虑入内。论文主要内容:1.对t型撕裂拉伸点焊件进行静力拉伸试验,确定其力学性能。通过静力试验结果设计不同载荷水平的点焊恒幅疲劳试验,探究疲劳寿命随着最大载荷、应力幅、载荷比改变的变化情况,并观察了不同载荷水平对t型点焊试件裂纹断裂路径的影响。2.对t型撕裂拉伸点焊试件采用两级低-高、高-低加载方式模拟变幅载荷,运用线性Miner理论分析疲劳试验数据,观察载荷次序以及两级载荷差异对累积损伤的影响,并将两级载荷水平差异引入修正Miner理论对第二级载荷下疲劳寿命进行预测。使用四种典型非线性累积损伤理论对试验中第二级疲劳寿命进行评估预测。并将两级载荷水平的影响作为影响因子引入进Chaboche非线性模型中对第二级加载下点焊寿命进行预测。并通过试验数据拟合非线性累积损伤模型中的指数,并与两级载荷水平进行关联,观察两级不同载荷水平对指数的影响。3.对恒幅加载的两种点焊试件采取有限元分析来预测疲劳寿命。首先使用实体单元进行几何网格建模,并依据应力集中系数与最大主应力、应力幅三者之间关系,建立最大主应力与疲劳寿命预测方程,并利用此方程进行点焊疲劳寿命预测。之后介绍等效结构应力法的原理,区别于缺口应力应变方法、名义应力法、断裂力学等寿命预测方法对网格敏感的特性,比较该方法对两种点焊类型疲劳寿命预测的适用性。

关键词： t型点焊两级加载非线性累积损伤疲劳寿命有限元分析

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