双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介
提高焊接接头疲劳性能的研究进展简介技术中心李加良0引言在纪念中国机械工程学会焊接学会成立四十周年和中国焊接协会成立十五周年时，学会和协会秘书处编写了一本纪念文集反映我国焊接技术各个研究方向的发展轨迹及焊接技术在各个行业的应用现状，笔者感到天津大学材料学与工程学院霍立兴等人的论文：“提高焊接接头疲劳性能的研究进展和最新技术”一文对我厂这种主要从事焊接结构件的生产企业有一定指导意义，因此缩编了此文以飨我厂读者。
自从焊接结构得到广泛应用以来，发现主要承受动载荷的焊接结构，在远没有达到其设计寿命时就出现断裂破坏现象，其中90%为疲劳失效。
近年来，各国科技工作者在这方面的研究已经取得了较大的成绩，但是焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生，且随着焊接结构的广泛应用有所增加。
例如，九十年代末，高速客车转向架中焊接接头的疲劳断裂，以及水轮机叶片根部的疲劳断裂等，都给国家和企业造成了较大的经济损失。
1焊接结构疲劳失效的原因焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。
这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和造过程中认为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向的发展趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2影响焊接结构疲劳强度的主要因素2.1静载强度对焊接结构疲劳强度的影响在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承当较大的负载重量。
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法引言：焊接接头在工程结构中广泛应用，其质量直接关系到工程的安全和可靠性。
疲劳分析和强度校核是焊接接头设计中必不可少的环节，本文将探讨焊接接头的疲劳分析方法和强度校核方法。
一、焊接接头的疲劳分析方法焊接接头在使用过程中会受到循环加载的作用，长期受力容易引起疲劳破坏。
因此，疲劳分析是焊接接头设计的重要一环。
1. 确定加载条件疲劳分析的第一步是确定加载条件，包括加载幅值和加载频率。
通过实际工况和使用环境，了解焊接接头在使用过程中所受到的加载情况，确定加载条件。
2. 确定应力集中区域焊接接头的应力分布通常不均匀，存在应力集中的区域。
通过有限元分析等方法，确定焊接接头的应力集中区域，为后续的疲劳分析提供准确的应力数据。
3. 确定疲劳寿命曲线根据焊接接头的材料和加载条件，确定疲劳寿命曲线。
疲劳寿命曲线描述了焊接接头在不同加载次数下的寿命，可以用于预测焊接接头的使用寿命。
4. 进行疲劳分析根据确定的加载条件、应力集中区域和疲劳寿命曲线，进行疲劳分析。
通过计算焊接接头在不同加载次数下的应力，与疲劳寿命曲线进行对比，判断焊接接头的疲劳寿命是否满足要求。
二、焊接接头的强度校核方法除了疲劳分析外，强度校核也是焊接接头设计中的重要环节。
强度校核旨在保证焊接接头在正常工作条件下不发生塑性变形和破坏。
1. 确定加载条件强度校核的第一步是确定加载条件，包括静载和动载。
静载是指焊接接头所受到的常规静态加载，动载是指焊接接头所受到的冲击或振动加载。
2. 确定应力分布根据加载条件和焊接接头的几何形状，确定焊接接头的应力分布。
通过有限元分析等方法，计算焊接接头在加载条件下的应力分布。
3. 确定强度校核方法根据应力分布和焊接接头的材料性能，确定强度校核方法。
常用的强度校核方法有极限强度法、应力应变法和断裂力学法等。
4. 进行强度校核根据确定的强度校核方法，进行强度校核。
通过计算焊接接头在加载条件下的应力和应变，与强度校核方法进行对比，判断焊接接头的强度是否满足要求。
焊接接头和结构的疲劳强度
第6章焊接接头和结构的疲劳强度§6-1 概述一、定义结构在变动载荷下工作，虽然应力低于材料的但在较长时间工作后仍发生断裂的现象叫金属的疲劳。
疲劳断裂金属结构失效的一种主要形式，大量统计资料表明，因为疲劳而失效的金属结构约占结构的90%项目实际中的疲劳有多种表现形式：机械疲劳：完全由变动外载荷引起接触疲劳：表面间滚动接触与交变应力共同作用蠕变疲劳：高温和交变应力作用热疲劳：温度变化引起本章讨论的是具有典型意义和普遍意义的材料、焊接接头和结构的机械疲劳情况。
例如：直升飞机起落架，疲劳断裂，裂纹从应力集中很高的角接板尖端开始，断裂时飞机已起落2118次。
再如：载重汽车的纵梁的疲劳裂纹，该梁承受反复的弯曲应力，在角钢和纵梁的焊接处，因应力集中很高而产生裂纹，开裂时该车运行3万公里。
可见，疲劳断裂是在正常的工作应力作用下经较长时间后产生的，也就是说疲劳断裂的结构是在应力低于许用应力的情况下产生的，这使我们联想到结构的低应力脆断，疲劳和脆断都是在低应力作用下产生的，那么它们之间有什么相同点和不同点呢？二、疲劳和脆断的比较疲劳和脆断都是低应力情况下的破坏，那么它们之间有什么异同三、疲劳的类型根据构件所受应力的大小、应力交变频率的高低，通常可以把金属的疲劳分为2类：一类为高速疲劳它是在应力低，应力交变频率高的情况下产生的，也叫应力疲劳，即通常所说的疲劳；另一类为低周疲劳，它是在应力高，工作应力近于或高于材料的屈服强度，应力交变频率低断裂时应力交变周次少（少于102—105次）的情况下产生的疲劳，也叫应变疲劳。
1、高速疲劳（应力疲劳）：载荷小（应力小），频率高，裂纹扩展速率小。
2、低周疲劳（应变疲劳）：应力高，频率低，裂纹扩展速率大。
焊接结构的疲劳破坏大部分属于第二类：低周疲劳。
§6-2 疲劳限的常用表示方法一、变动载荷（掌握σmax、σmin、σm、σa、r概念）金属的疲劳是在变动载荷下经过一定的循环周次后出现的，所以要首先了解变动载荷的性质。
焊缝疲劳分析
Fe-safe Verity焊缝疲劳分析一. Verity焊缝疲劳分析的必要性焊接连接是工业领域上非常常见的结构连接方式，在结构设计中具有非常重要的地位，因此焊接的结构强度和疲劳强度都非常重要。
一般情况下，平板焊接钢结构焊缝的屈服强度和抗拉强度都不低于其母材，但是焊缝的疲劳强度却远远低于母材的疲劳强度，焊缝失效的主要形式为疲劳，所以焊缝疲劳强度分析十分必要。
焊缝的抗疲劳性能很大程度上取决于焊缝的宏观和微观几何形状，影响焊缝疲劳强度得因素很多，比如动态应力，平均应力，焊接残余应力等。
传统的焊接疲劳分析方法是通过有限元分析软件来计算焊缝处的应力，然后根据焊接结构的不同类型定义应力寿命S-N曲线来计算焊缝的疲劳寿命。
一般来说，有限元网格的大小直接影响仿真分析的结构应力结果，特别在应力集中位置（焊接位置通常有应力集中），其影响更大，因此传统焊接疲劳分析方法无法准确预测焊缝处的疲劳寿命。
2006年最新版本的Fe-safe引入了一个全新的“Verity”模块，可以很好地解决上述问题。
该模块的核心技术来源于美国著名的科技研发公司Battelle的JIP（Joint Industry Project）项目研究成果，该研究成果“Mesh-insensitive Structural Stress M ethod”是在通用有限元分析程序计算结果基础上，针对板壳、实体等结构连接形式，专门开发计算等效Structural Stress的程序，使得最后的应力计算结果不具有网格敏感性，即在不同网格尺寸下都能获得精确一致的疲劳仿真结果。
二. Verity焊缝分析介绍Verity的等效结构应力法是一种新型焊接结构疲劳寿命预测技术, 可广泛应用于不同工业领域的各类形式焊接承载部件的焊趾疲劳分析, 如压力容器、管道、海上平台、船舶、地面车辆等结构的管件及平板焊接接头。
该方法主要基于以下2项关键技术:1.考虑焊趾部位的结构应力集中效应, 应用改进线性化法或节点力法分析其结构应力(即热点应力) , 确保计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸均不敏感, 从而有效区分不同接头类型的焊趾结构应力集中情形。
焊接结构疲劳强度
焊接结构疲劳强度焊接是一种常见的金属连接方法，但焊接接头在使用过程中容易受到疲劳破坏。
焊接结构的疲劳强度是指焊接接头在受到交变载荷作用下能够承受的最大循环载荷次数。
疲劳强度的评估对于焊接结构的设计和使用至关重要。
本文将介绍焊接结构的疲劳破坏机制、影响疲劳强度的因素以及提高焊接接头疲劳强度的方法。
焊接结构的疲劳破坏机制主要包括以下几种：1.脆性断裂：焊接接头容易出现脆性断裂，主要是由于焊接过程中，焊缝和周边热影响区的组织发生变化，使其变得脆性，降低了焊接接头的疲劳强度。
2.裂纹扩展：焊接接头中存在的焊接缺陷（如气孔、夹杂等）是裂纹扩展的起始点。
在交替加载下，焊接接头中的裂纹会逐渐扩展，最终导致疲劳破坏。
影响焊接结构疲劳强度的因素主要包括以下几个方面：1.焊接材料选择：焊接材料的强度和塑性对焊接接头的疲劳强度有着重要影响。
通常情况下，焊接接头的强度应大于被焊接材料的强度，以保证焊接接头的疲劳寿命。
2.焊接工艺参数：焊接过程中的工艺参数（如焊接电流、焊接速度等）会对焊接接头的组织结构和性能产生影响，进而影响焊接接头的疲劳强度。
3.焊接接头形状和几何尺寸：焊接接头的形状和几何尺寸也会影响其疲劳强度。
一般来说，焊接接头的强度随着接头厚度的增加而增加，但是当厚度过大时，会导致应力集中，从而降低疲劳强度。
提高焊接接头疲劳强度的方法主要包括以下几个方面：1.选择合适的焊接方法：不同的焊接方法对焊接接头的疲劳强度有着重要影响。
例如，自动化焊接方法相对于手工焊接方法具有更高的焊接质量和疲劳强度。
2.进行焊接前的准备工作：在焊接前，需要对焊接接头进行彻底的清洁和表面处理，以减少焊接缺陷的产生。
3.优化焊接工艺参数：通过调整焊接的工艺参数，可以改善焊接接头的疲劳强度。
例如，适当增大焊接电流和焊接速度，可以减少焊缝内的局部熔化区，从而提高焊接接头的强度。
4.对焊接接头进行后处理：通过对焊接接头进行热处理或应力释放，可以改善焊接接头的组织结构和性能，提高其疲劳强度。
焊接结构疲劳强度相关知识
焊接结构疲劳强度相关知识焊接结构的疲劳强度是指在循环载荷作用下，焊接接头在无限次载荷循环中不会发生破坏的能力。
焊接结构的疲劳强度是较为复杂和重要的一种力学性能，对于确保焊接接头在长期使用中不发生破坏具有重要意义。
下面将介绍与焊接结构疲劳强度相关的各方面知识。
焊接接头的疲劳破坏模式主要有断裂疲劳和表面疲劳。
断裂疲劳是指焊接接头在循环载荷作用下，由于应力集中和裂纹发展所致的破坏。
表面疲劳是指焊接接头表面由于循环载荷的作用而出现的镀层剥落、锈蚀和微小裂纹等破坏形式。
为了保证焊接结构的疲劳强度，需要对焊接接头的设计、工艺、材料选择和检测等方面进行综合考虑。
焊缝设计对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接接头的几何形状和尺寸对疲劳强度的影响很大。
一般来说，焊缝的几何形状应尽量避免应力集中，并应尽量减小焊缝尺寸和长度，以提高疲劳强度。
此外，焊缝的连续性和密度也对疲劳强度具有影响，焊缝的连续性和密度越高，疲劳强度越好。
焊接工艺对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接工艺参数的选择和控制可以影响焊缝的质量和性能，从而影响焊接结构的疲劳强度。
焊接工艺参数主要包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接时间和焊接温度等。
合理选择和控制这些参数可以避免焊接接头出现瑕疵和裂纹等缺陷，提高焊接接头的疲劳强度。
焊接材料对焊接结构的疲劳强度具有重要影响。
焊接材料的物理、化学和力学性能会直接影响焊接接头的性能和疲劳强度。
焊接材料应具有良好的疲劳性能，具有较高的强度和韧性，并且能够适应焊接过程中的热变形和应力集中等问题。
一般来说，焊接材料应与母材具有相似的力学性能，以提高焊接接头的疲劳强度。
焊接接头的疲劳检测对焊接结构的疲劳强度评估和维护具有重要意义。
常用的焊接接头疲劳检测方法包括传统的力学性能试验和现代的无损检测技术。
力学性能试验主要通过加载焊接接头并测量其应力应变关系来评估其疲劳强度，但这种方法需要实际加载焊接接头，成本较高。
无损检测技术主要包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测和X射线检测等，可以通过对焊接接头进行非破坏性检测来评估其疲劳强度。
金属焊接接头疲劳寿命延长技术综述
金属焊接接头疲劳寿命延长技术综述发布时间：2023-03-08T03:19:28.149Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：张新勇马季邓淼江[导读] 疲劳断裂是金属构件在循环或交变载荷作用下长期服役过程中的主要失效形式。
中国石油乌鲁木齐石化公司检维修中心新疆乌鲁木齐 830019摘要：疲劳断裂是金属构件在循环或交变载荷作用下长期服役过程中的主要失效形式。
焊接是重要的金属成型方法，焊接接头是同种金属或异种金属连接的部位，是焊接金属构件上组织结构和力学性能的渐变区。
由于金属构件服役的环境越来越苛刻，长期在循环或交变载荷作用下服役时，焊接接头的疲劳问题也越来越突出。
因此，如何延长金属构件焊接接头疲劳寿命已经成为广泛关注的重要科学问题。
关键词：疲劳寿命；焊缝形状修饰法；焊缝残余应力法；低相变点材料；随着焊接件在工程中的应用越来越广泛，静载荷下焊接件失效行为的研究也越来越多，焊接件静载失效的控制方法已经发展得比较成熟。
由于焊接件服役工况越来越复杂，焊缝作为焊接件薄弱环节而引发的疲劳断裂失效越来越引人注目，它已经成为焊接工程中关系焊接构件服役安全的亟待解决的科学和技术问题。
1 金属焊接金属焊接是一种给金属塑形或者连接的手段，通过焊接手段使金属形成焊缝，再进行金属的塑形或者连接工作。
金属焊接的方法种类繁多，据粗略统计仅焊接方法就有40余种，其中最常用的焊接方法为熔焊、压焊与钎焊。
熔焊方法最简单，是利用高温将金属材料焊接口附近的金属进行融化，再将金属进行连接，待焊接口冷却后熔焊工作便完成了。
压焊是一种利用压强进行焊接的方式，这种方式不需要对焊接口进行金属熔化作业，在压焊中最常见的焊接方式为电阻对焊，在电流通过焊接金属时，由于电阻的关系而使金属材料升温，当金属温度达到焊接条件时通过压力将2块金属材料牢牢地结合在一起，这种工艺方便操作，且焊接质量较高，同时还是一种十分清洁的焊接方式。
钎焊简单而言是一种通过融化钎料进行金属焊接的手段，钎焊是一种最方便快捷的金属焊接方式之一。
第六章焊接结构的疲劳解读
第六章焊接结构的疲劳解读疲劳是材料在循环荷载作用下逐渐产生裂纹并以裂纹扩展为特征的破坏形式。
在焊接结构中，疲劳问题尤为突出，因为焊接接头处存在着应力集中的情况，容易引起疲劳裂纹的形成和扩展。
因此，对焊接结构的疲劳行为进行解读非常重要。
首先，焊接结构的疲劳行为受到多种因素的影响。
其中最重要的是应力水平、应力集中程度和循环次数等。
应力水平是指焊接接头的应力大小，它与焊接工艺参数、材料性能和载荷类型等有关。
应力集中程度是指焊接接头处的应力分布情况，通常存在应力集中的区域。
循环次数是指加载周期内的循环次数，它是影响疲劳寿命的重要因素。
其次，焊接结构的疲劳裂纹形成和扩展的机理主要是由应力集中引起的。
在焊接接头上，由于焊缝的存在，使得应力在焊接接头处集中。
当接头承受荷载时，焊缝周围的应力达到疲劳极限，从而形成小裂纹。
接下来，裂纹会随着加载的循环次数逐渐扩展，最终导致破坏。
然而，焊接结构的疲劳寿命和其它因素也有关系。
首先，材料的选择是影响疲劳寿命的重要因素。
不同的材料具有不同的疲劳极限和韧性，因此选择合适的材料可以延长焊接结构的疲劳寿命。
其次，焊接工艺也会对疲劳寿命产生影响。
焊接过程中产生的应力会影响接头的疲劳寿命，因此合理的焊接工艺参数可以提高疲劳寿命。
最后，环境条件的变化也会对焊接结构的疲劳寿命产生影响，特别是在腐蚀环境下，焊接结构更容易发生疲劳破坏。
综上所述，焊接结构的疲劳行为是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
了解焊接结构的疲劳行为对于延长其使用寿命、保证安全性非常重要。
因此，需要进一步研究焊接结构的疲劳行为，探索有效的疲劳强化方法，提高焊接接头的疲劳寿命。
焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法
焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法引言焊接接头是工程结构中常见的连接方式，其疲劳性能对于结构的安全性和可靠性至关重要。
因此，对焊接接头的疲劳性能进行研究和寿命预测具有重要的理论和实际意义。
一、焊接接头的疲劳性能研究1. 疲劳破坏机理焊接接头在工作过程中，由于受到载荷的作用，会产生应力集中现象，从而导致接头发生疲劳破坏。
疲劳破坏主要包括裂纹的形成、扩展和最终断裂。
2. 影响疲劳性能的因素焊接接头的疲劳性能受到多种因素的影响，包括焊接工艺、焊缝形状、焊接材料、应力水平等。
其中，焊接工艺是影响疲劳性能的重要因素之一，包括焊接温度、焊接速度、焊接电流等。
3. 疲劳试验方法为了研究焊接接头的疲劳性能，通常采用疲劳试验方法。
疲劳试验可以通过施加不同的载荷和循环次数，模拟真实工作条件下的应力变化，从而评估焊接接头的疲劳寿命。
二、焊接接头寿命预测方法1. 经验法经验法是一种简化的寿命预测方法，通过根据已有的试验数据建立经验公式，来预测焊接接头的疲劳寿命。
这种方法的优点是简单易行，但是由于其基于试验数据的经验总结，其适用范围较窄。
2. 统计学方法统计学方法是通过对大量的试验数据进行统计分析，建立疲劳寿命的概率分布模型，从而预测焊接接头的寿命。
这种方法考虑了试验数据的分布特征，能够提供较为准确的寿命预测结果。
3. 数值模拟方法数值模拟方法是利用计算机软件对焊接接头进行有限元分析，通过模拟实际工作条件下的应力分布和变化规律，来预测焊接接头的疲劳寿命。
这种方法具有较高的精度和灵活性，但是需要大量的计算资源和较长的计算时间。
结论焊接接头的疲劳性能研究及寿命预测方法是一个复杂而重要的课题。
通过对焊接接头的疲劳破坏机理的研究，可以更好地理解焊接接头的疲劳性能。
同时，选择合适的寿命预测方法，可以为焊接接头的设计和使用提供科学依据，提高结构的安全性和可靠性。
未来，还需要进一步深入研究焊接接头的疲劳性能，开发更准确、高效的寿命预测方法，以满足不断发展的工程需求。
焊接工艺中的焊接接头疲劳寿命
焊接工艺中的焊接接头疲劳寿命焊接接头在焊接工艺中起着至关重要的作用。
它们常常承受着复杂、多轴的载荷，并可能在工作环境中受到高温、高压等恶劣条件的影响。
因此，了解和掌握焊接接头的疲劳寿命是至关重要的。
本文将探讨焊接接头疲劳寿命的相关概念、影响因素以及提高疲劳寿命的方法。
一、焊接接头疲劳寿命的概念焊接接头的疲劳寿命是指在特定载荷和工作环境条件下，焊接接头能够安全可靠地工作的时间。
焊接接头疲劳寿命通常以循环次数表示，即能够承受多少次循环载荷直到失效。
二、焊接接头疲劳寿命的影响因素1. 材料的选择：焊接接头的疲劳寿命与焊接材料的强度、韧性和抗疲劳性能密切相关。
选择高强度的焊接材料能够提高疲劳寿命。
2. 设计和几何形状：焊接接头的几何形状和设计参数会直接影响其疲劳寿命。
合理的接头尺寸和形状设计能够降低疲劳应力集中，延长疲劳寿命。
3. 焊接工艺：焊接工艺的选择和操作水平对接头的疲劳寿命有重要影响。
适当的焊接参数和良好的焊接质量能够减少焊缺陷和应力集中，提高焊接接头的疲劳寿命。
4. 工作环境条件：焊接接头在工作过程中承受的环境条件也是影响疲劳寿命的重要因素。
高温、高湿度、腐蚀等恶劣环境条件会加速接头的疲劳失效。
三、提高焊接接头疲劳寿命的方法1. 合理设计：在焊接接头的设计阶段就应考虑到疲劳寿命的要求，并选择合适的几何形状和尺寸，避免应力集中。
2. 优化材料：选择高强度、高韧性的焊接材料，以提高接头的疲劳寿命。
3. 优化焊接工艺：在焊接过程中，采用合适的焊接参数和操作技术，确保焊缝质量，减少焊接缺陷。
4. 表面处理：对焊接接头进行适当的表面处理，如喷涂抗腐蚀涂层，以延长接头的使用寿命。
5. 定期维护和检测：定期检查和维护焊接接头，发现问题及时修复，确保其在工作过程中始终处于良好状态。
综上所述，焊接接头的疲劳寿命是焊接工艺中的重要问题。
通过合理的设计、材料选择、焊接工艺优化以及定期维护，可以提高焊接接头的疲劳寿命，保障焊接接头的运行安全和可靠性。
焊点疲劳分析范文
焊点疲劳分析范文
焊点疲劳分析是对焊接接头在受到循环载荷作用下，经历一定的冲击、塑性变形和应变应力集中的现象进行分析。
焊点疲劳分析主要是对焊接接
头进行寿命估算，以确定焊点的寿命和维修周期，以确保其在使用过程中
的安全性和可靠性。
焊点疲劳是由循环载荷引起的应力反复变化所致，其循环载荷可以是
机械载荷、热载荷、腐蚀、应力腐蚀等。
疲劳破坏是一种隐蔽的破坏形式，通常无法通过肉眼观察到，因此对于焊接接头的疲劳分析就显得尤为重要。
1.确定加载条件：首先需要确定焊接接头受到的加载条件，包括载荷
大小、载荷类型、载荷频率等。
这些加载条件对焊接接头的疲劳寿命有着
重要影响。
2.焊缝形状分析：对焊接接头的焊缝形状进行分析，包括焊缝的形状、尺寸、几何形态等。
焊缝的形状对焊接接头的疲劳寿命有着重要影响。
3.应力分析：通过有限元分析等方法，对焊接接头的应力分布进行分析。
焊接接头的应力分布对其疲劳寿命有着重要影响。
4.疲劳寿命估算：根据疲劳理论，结合焊接接头的加载条件、焊缝形
状分析和应力分析结果，对焊接接头的疲劳寿命进行估算。
5.结果分析和优化设计：根据疲劳寿命估算结果，对焊接接头的设计
进行优化，以提高焊接接头的疲劳寿命。
焊接件的疲劳寿命评估
焊接件的疲劳寿命评估焊接是一种常见的连接方式，在工业生产和建筑领域都有广泛应用。
但是，焊接件在使用过程中会遭受不断的往复载荷，这样就容易导致焊接件的疲劳失效。
因此，对于焊接件的疲劳寿命进行评估，对于确保焊接件安全性和使用寿命非常重要。
焊接疲劳寿命的评估方法有很多种，其中最常用的是应力范围法和应力幅值法。
应力范围法在国内外得到了广泛应用，其基本思想是将疲劳载荷作用下焊接件中的应力循环曲线划分为若干个应力幅值相同的应力范围段，然后采用疲劳强度校正系数的方法求出每个应力范围段的疲劳寿命，最后将各个应力范围段的寿命加权平均得到总的疲劳寿命。
而应力幅值法则是利用应力幅值和应力比的关系，从而确定焊接件的疲劳寿命。
应力幅值法适用于与疲劳寿命相关的应力幅值变化范围大、试验样品数量多、试验时间短等样品类别多的情况。
同时，这种方法也可以进行极限应力管控，提高焊接件的寿命。
而在这些评估方法中，影响焊接件疲劳寿命的因素也十分复杂，如应力集中、冲击载荷、环境介质、材料疏松、淬火疏松、雷电场等，这些因素都会对焊接件产生影响。
因此，在进行焊接件疲劳寿命评估时，需要综合多种因素进行分析，才能做出正确的评估。
焊接件的疲劳寿命与制造工艺和材料本身也有很大关系。
优化焊接工艺和选用优质材料，可以拉长焊接件的疲劳寿命。
目前市场上已经有很多针对焊接件疲劳寿命的优化材料和改进工艺技术，都是为了更好地保障焊接件的使用寿命和安全性。
总之，焊接件的疲劳寿命评估是焊接件安全使用的基础，不同的评估方法和影响因素需要我们进行深入学习和研究。
通过优化制造工艺和材料，以及合理应用焊接件疲劳寿命评估方法，我们可以更好地保障焊接件的使用寿命和安全性。
焊接结构疲劳寿命评估方法研究
焊接结构疲劳寿命评估方法研究引言：随着工程结构的发展，焊接结构在各行各业中得到了广泛应用。
然而，焊接结构由于焊接过程的引入和焊接缺陷的存在，容易产生疲劳断裂故障。
因此，研究焊接结构的疲劳寿命评估方法对于确保结构的安全性和可靠性非常重要。
一、疲劳断裂机理焊接结构在使用过程中主要受到循环载荷作用，这使得焊接接头内部发生了塑性应变的积累。
当积累的塑性应变达到一定程度时，焊接接头内部将出现应力集中区域，从而导致裂纹的形成和扩展。
当裂纹达到一定尺寸时，焊接接头就会出现疲劳断裂故障。
二、焊接疲劳寿命评估方法1.线性累积损伤线性累积损伤方法是一种简单有效的焊接疲劳寿命评估方法。
它包括了应力分析、系数计算、损伤评估和寿命预测等步骤。
通过这种方法可以确定焊接结构在给定载荷下的寿命。
2.塑性应变耗散评估塑性应变耗散评估方法是一种基于损伤积累的疲劳寿命评估方法。
它根据焊接接头内部的塑性应变积累情况来评估结构的寿命。
该方法更为精确，适用于多种不同的工程情况。
3.局部断裂力学评估局部断裂力学评估方法是一种基于局部损伤的焊接疲劳寿命评估方法。
它通过断裂力学参数的计算和分析来评估焊接接头的寿命。
该方法可以考虑焊接接头中不同区域的损伤情况，提高评估的准确性。
三、影响疲劳寿命的因素1.裂纹尺寸裂纹尺寸是影响疲劳寿命的一个重要因素。
裂纹尺寸越大，将会导致焊接接头的寿命降低。
2.焊接材料焊接材料的强度和塑性特性将直接影响焊接接头的疲劳寿命。
优质的焊接材料可以提高接头的疲劳寿命。
3.载荷频率载荷频率是指焊接结构在使用过程中所受到的载荷的次数。
频繁的载荷将会缩短焊接接头的疲劳寿命。
4.焊接接头形状和尺寸焊接接头的形状和尺寸将直接影响焊接接头在受载过程中的应力和塑性应变分布，从而影响疲劳寿命。
结论：焊接结构疲劳寿命评估方法是一项重要的研究内容，对于确保结构的安全和可靠具有重要意义。
线性累积损伤、塑性应变耗散和局部断裂力学评估是目前常用的焊接疲劳寿命评估方法，不同的方法适用于不同的工程情况。
焊接接头疲劳试验标准
焊接接头疲劳试验标准引言在机械工程领域，焊接接头疲劳试验是评估焊接接头的耐久性能和寿命的重要手段。
疲劳试验的标准化有助于确保焊接接头在实际工作条件下的可靠性和安全性。
本文将探讨焊接接头疲劳试验标准的相关内容，包括试验目的、试验方法、试验参数以及试验结果的评估。
试验目的焊接接头疲劳试验的目的是模拟实际工作条件下焊接接头的疲劳行为，并评估其在长期使用过程中的可靠性和寿命。
通过试验可以确定焊接接头的疲劳极限、疲劳寿命以及疲劳性能的变化规律，为设计和使用提供可靠依据。
试验方法焊接接头疲劳试验可以采用循环试验或振动试验的方法进行。
循环试验是将焊接接头安装在试验机上，施加加载，然后进行循环加载和卸载，以模拟实际工作条件下的疲劳载荷。
振动试验则是利用振动台或振动机对焊接接头进行振动，以模拟实际工作条件下的振动载荷。
在进行焊接接头疲劳试验时，需要严格控制试验参数，包括加载幅值、加载频率、试验温度等。
这些参数应根据实际使用条件来确定，并按照标准要求进行监测和记录。
试验过程中还需要对焊接接头进行可视化观察和检查，以评估其疲劳损伤的形态和程度。
试验参数焊接接头疲劳试验的参数主要包括加载幅值、加载频率、试验温度等。
加载幅值是指施加在焊接接头上的载荷大小，它直接影响着接头的疲劳损伤程度和寿命。
加载频率则是指在单位时间内施加的载荷次数，它反映了焊接接头所承受的循环加载的快慢程度。
试验温度是指试验环境的温度条件，它对接头材料的力学性能和疲劳寿命都有一定的影响。
在确定这些参数时，需要参考相关的国际标准或行业规范。
例如，加载幅值可以根据焊接接头的设计载荷和安全系数来确定，加载频率可以根据实际使用条件和预估的循环次数来选择，试验温度可以根据工作环境的温度范围来设定。
试验结果评估焊接接头疲劳试验结束后，需要对试验结果进行评估和分析。
主要的评估指标包括疲劳寿命、疲劳极限和疲劳损伤形态。
疲劳寿命是指焊接接头在特定加载条件下承受的循环次数，疲劳极限是指焊接接头在无限循环次数下承受的最大载荷。
焊接工程师培训中焊接结构的疲劳寿命评估
焊接工程师培训中焊接结构的疲劳寿命评估焊接工程是一项基础而重要的技术，在各个行业中都得到广泛应用。
而焊接结构的疲劳寿命评估则是焊接工程师培训中必不可少的内容之一。
本文将从焊接结构的疲劳行为、疲劳寿命评估的方法和实践案例等三个方面进行论述，为焊接工程师培训提供相关知识和指导。
一、焊接结构的疲劳行为焊接结构在使用过程中会受到交变载荷的作用，从而导致材料内部发生应力和重新分布，这一过程称为焊接结构的疲劳行为。
焊接结构的疲劳行为与结构的材料性质、几何形状、焊接工艺等因素密切相关。
首先，焊接材料的性质对焊接结构的疲劳行为有着重要影响。
焊接过程中，焊缝及其热影响区域的组织结构会发生变化，形成不均匀的显微组织。
这些显微组织中的缺陷和残余应力会影响焊接结构的疲劳性能。
其次，焊接结构的几何形状也是影响疲劳行为的重要因素。
边缘效应、几何形状的变化以及焊接接头的尺寸等都会对焊接接头的应力分布和疲劳寿命产生影响。
最后，焊接过程中的焊接工艺参数也会对焊接结构的疲劳行为产生重要影响。
焊接工艺参数的不当选择会导致焊接接头的质量问题，如焊缺陷、气孔等。
这些质量问题不仅会降低焊接结构的强度，还会影响其疲劳寿命。
二、疲劳寿命评估的方法为了准确评估焊接结构的疲劳寿命，需要采用科学的方法和技术手段。
下面将介绍几种常用的疲劳寿命评估方法。
1. 实验方法实验方法是评估焊接结构疲劳寿命的直接手段。
通过构建合适的试验装置，对焊接结构施加交变载荷，记录载荷作用下的应力状态和振动情况，从而获得疲劳寿命的数据。
这种方法通常用于焊接结构的疲劳性能评价、材料的疲劳试验等。
2. 数值模拟方法数值模拟方法基于有限元分析原理，通过建立焊接结构的数值模型，模拟焊接结构在交变载荷下的应力分布和变形情况。
通过这种方法可以预测焊接结构的疲劳寿命，并优化焊接设计，提高焊接结构的疲劳寿命。
3. 经验公式法经验公式法是一种简化的评估方法，通过总结和归纳大量的实验数据，建立了一些针对特定结构和材料的经验公式。
焊接结构的疲劳寿命预测
焊接结构的疲劳寿命预测1. 简介焊接是一种常见的金属加工工艺，广泛应用于制造业中的结构连接和修复。
然而，焊接接头常常面临着疲劳破坏的风险，因为焊接接头往往承受着来自外部载荷的变化和高强度的应力。
为了确保焊接结构的安全运行，预测焊接结构的疲劳寿命成为一项关键工作。
2. 疲劳寿命的影响因素焊接结构的疲劳寿命受多种因素的影响，下面将介绍其中的三个主要因素：2.1 材料特性焊接接头的材料特性对其疲劳寿命起着重要作用。
材料的强度、韧性和硬度等物理性质决定了焊接接头在承受外部载荷时的应力分布和变形程度。
此外，焊接接头的热影响区域也会发生显著的组织变化，进一步影响疲劳寿命。
2.2 焊接工艺焊接工艺参数的选择对焊接接头的质量和疲劳寿命有着直接的影响。
焊接电流、焊接速度、焊接温度等参数会影响焊接接头的组织和晶粒尺寸，进而影响接头的疲劳性能。
合理选择焊接工艺参数可以改善焊接接头的疲劳寿命。
2.3 外部载荷焊接接头在服役过程中会承受来自外部的载荷变化，如振动载荷、冲击载荷和静态载荷等。
这些载荷的大小、频率和工作条件都会对焊接接头的疲劳寿命产生影响。
因此，在疲劳寿命预测中，需要考虑外部载荷的特性。
3. 疲劳寿命预测方法针对焊接结构的疲劳寿命预测，存在多种方法和模型可以应用。
下面将介绍两种常用的预测方法：3.1 经验法经验法是基于大量试验数据和实践经验总结出来的一种疲劳寿命预测方法。
该方法根据焊接接头的材料、几何形状、应力水平等因素，使用经验公式来估计焊接接头的疲劳寿命。
经验法简单易用，但一般只适用于具有相似工况和材料的焊接结构。
3.2 数值模拟法数值模拟法是基于有限元分析和结构力学理论的一种疲劳寿命预测方法。
该方法通过建立焊接接头的有限元模型，并考虑材料非线性、温度场分布以及外部载荷等因素，利用数值求解方法来计算焊接接头的应力和变形分布。
然后，根据材料的疲劳性能曲线和疲劳强度理论，预测焊接接头的疲劳寿命。
4. 疲劳寿命预测的挑战和发展方向焊接结构的疲劳寿命预测仍然面临一些挑战。
焊接接头疲劳试验标准
焊接接头疲劳试验标准焊接接头疲劳试验标准是衡量焊接接头质量的一项重要指标，对保障焊接接头的安全性和持久性具有重要意义。
下面将从试验标准的制定、试验步骤及结果判定方面进行阐述。
一、试验标准的制定焊接接头疲劳试验标准是由国家或行业标准化组织制定的，通过规范试验方法、试验参数等方面的要求，确保试验结果的准确性和可比性。
在制定试验标准时，应该考虑不同材料和结构的特点以及试验负载的实际情况，以制定出适用于各种情况的试验标准。
二、试验步骤焊接接头疲劳试验的步骤主要包括试验样品制备、试验装置搭建、试验参数设定、疲劳循环加载及数据采集等几个方面。
具体步骤如下：1.试验样品的制备：按照试验标准要求制备试验样品，并对试样进行表面处理和几何尺寸测量等前置检查。
2.试验装置的搭建：根据试验标准制定相应的试验装置，并根据试验标准要求安装相应的载荷传感器和位移传感器等。
3.试验参数的设定：根据样品的材料和结构特点，设定试验参数，包括疲劳载荷、循环次数等参数。
4.疲劳循环加载：按照设定的试验参数进行加载，通过载荷和位移传感器等设备采集试验数据。
5.数据采集：在试验过程中及时采集试验数据，并记录相关数据。
三、结果判定在试验结束后，需要对试验数据进行分析和处理，以确定试验结果的准确性和可靠性。
根据试验标准要求，可以通过疲劳极限、裂纹初始长度、裂纹扩展速率等参数来评估焊接接头的疲劳性能。
根据试验结果的评估，可以为焊接接头的设计和生产提供参考依据，并为焊接接头的质量控制提供科学依据。
总之，焊接接头疲劳试验标准是保障焊接接头安全性和持久性的重要措施。
采用科学规范的试验方法和参数，可以保证试验结果的可靠性和准确性，从而为焊接接头的设计和生产提供参考依据，为焊接接头的质量控制提供科学依据。
焊接件寿命试验
焊接件寿命试验焊接件寿命试验是对焊接件使用过程中的寿命进行预测和评估的重要手段。
通过对焊接件的试验，可以了解焊接件在不同工况下的寿命表现，从而为焊接件的设计、优化和使用提供参考和依据。
本文将从试验目的、试验方法、试验结果分析等方面介绍焊接件寿命试验的相关内容。
一、试验目的焊接件寿命试验的主要目的是评估焊接件在实际工作条件下的使用寿命，为焊接件的设计和选用提供依据。
通过试验，可以了解焊接件在不同工况下的疲劳性能、强度性能以及抗腐蚀性能等，为焊接件的材料选择、工艺优化和使用寿命预测提供参考。
二、试验方法焊接件寿命试验的方法根据不同的试验目的和要求而定，一般包括疲劳试验、强度试验和腐蚀试验等。
其中，疲劳试验是评估焊接件在循环载荷作用下的疲劳寿命，常用的试验方法包括拉伸疲劳试验、弯曲疲劳试验和扭转疲劳试验等；强度试验是评估焊接件在静态载荷作用下的强度性能，常用的试验方法包括拉伸试验、弯曲试验和冲击试验等；腐蚀试验是评估焊接件在腐蚀介质中的抗腐蚀性能，常用的试验方法包括盐雾试验、浸泡试验和电化学腐蚀试验等。
三、试验结果分析焊接件寿命试验的结果分析是对试验数据进行处理和评估的过程，可以得到焊接件的寿命曲线、寿命分布和寿命预测等信息。
通过试验结果分析，可以了解焊接件在不同工况下的寿命表现，找出可能导致焊接件失效的原因，进而进行焊接件的优化设计和改进工艺。
同时，试验结果分析还可以为焊接件的使用寿命预测和维修周期确定提供依据。
总结：焊接件寿命试验是对焊接件使用寿命进行评估的重要手段，通过试验可以了解焊接件在不同工况下的寿命表现，为焊接件的设计和选用提供依据。
试验方法主要包括疲劳试验、强度试验和腐蚀试验等，试验结果分析可以得到焊接件的寿命曲线、寿命分布和寿命预测等信息。
通过焊接件寿命试验的研究，可以不断改进焊接件的设计和工艺，提高焊接件的使用性能和寿命，从而确保焊接件在实际工作中的安全可靠性。
焊接件寿命试验
焊接件寿命试验引言：焊接件是现代工程中常见的连接方式之一，其质量和寿命直接影响到工程的安全和可靠性。
为了确保焊接件的寿命能够满足工程要求，需要进行焊接件寿命试验。
本文将从试验目的、试验方法、试验过程和试验结果等方面进行详细介绍。
一、试验目的焊接件寿命试验的主要目的是评估焊接件在实际工作环境中的使用寿命。
通过试验，可以得到焊接件在不同载荷、温度和腐蚀环境下的寿命特性，为工程设计和材料选型提供依据。
同时，试验还可以检验焊接工艺的可靠性和焊接接头的强度。
二、试验方法焊接件寿命试验通常采用加速寿命试验的方法，即在较短的时间内模拟出焊接件在实际工作环境中的使用寿命。
常用的试验方法有以下几种：1. 加速腐蚀试验：将焊接件置于具有一定腐蚀性的介质中，通过提高温度、增加腐蚀剂浓度等手段，加速腐蚀过程，评估焊接件在腐蚀环境下的寿命。
2. 加速载荷试验：通过施加静态或动态载荷，模拟焊接件在实际工作中承受的力学载荷，评估焊接件在不同载荷下的寿命。
3. 加速热循环试验：通过交替施加高温和低温，模拟焊接件在温度变化环境下的热应力，评估焊接件在热循环环境下的寿命。
三、试验过程焊接件寿命试验的过程包括试样制备、试验条件设定、试验操作和数据记录等环节。
1. 试样制备：根据实际工程需要，制备符合规范要求的焊接件试样。
试样的准备应符合焊接工艺规范，确保试验结果的可靠性。
2. 试验条件设定：根据实际工程环境，设定试验条件，如温度范围、腐蚀剂种类和浓度、载荷大小等。
试验条件的设定应尽量接近实际工作环境，以保证试验结果的准确性。
3. 试验操作：按照设定的试验条件，进行试验操作。
根据不同试验方法，进行腐蚀介质的加注、载荷的施加或温度的变化等操作。
同时，对试验过程中的数据进行记录，以便后续分析和评估。
四、试验结果焊接件寿命试验结束后，根据试验数据进行结果分析和评估。
主要包括以下几个方面：1. 寿命曲线分析：根据试验数据绘制寿命曲线，分析焊接件在不同试验条件下的寿命特性。
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KⅠ = Kaxial + Kmoment
(1)
式中 : Kaxial 为正向拉力引起的张开形应力强度因子
分量 , Kaxial =
D
Ra ; Kmoment 为扭矩引起的张开形 πD
2
应力强度因子分量 , Kmoment = 6 M 。
D2
πD 2
KⅡ = Kshear
(2)
式中 : Kshear 为扭矩引起的张开形应力强度因子分量 ,
DP780GI 0. 13 2. 01 0. 03 0. 002 0. 049 余量
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焊 接 学 报
第 29 卷
表 2 DP600 GI 和 DP780 GI 的力学性能参数 Table 2 Mechanical propertie s of DP600 GI and DP780 GI
图 3 双相钢焊点硬度分布 Fig13 Microhardne ss of spot welded dual pha se steels
2. 2 搭接点焊接头疲劳裂纹扩展特性 图 4a ,b 是经过高周疲劳 (疲劳寿命高于 105 ) 测
试后失效的 DP600GI 1. 4 mm 以及 DP780GI 1. 0 mm 焊点的横截面形貌 。从图上可以看出 ,两个焊点的 失效均是由于贯穿板厚的裂纹扩展所造成的 。而 图 5 则是失效焊点裂纹断口处的放大图 。从图上可 以看到 ,在循环载荷的作用下 ,首先在两板搭接面焊 点受力方向的边缘萌生出垂直于拉伸方向的细小椭 圆形表面裂纹 ,由于载荷以及试样形状的对称性 , 裂 纹可能出现在焊点左右两端 (图4a) ,或者裂纹只
表 1 DP600 GI 和 DP780 GI 的化学成分 (质量分数 , %) Table 1 Chemical compo sitions of DP600 GI and DP780 GI
材料
C
Mn
P
S
Al
Fe
DP600GI 0. 11 1. 43 0. 01 0. 001 0. 02 余量
图 4 失效焊点的横截面形貌 Fig14 Cro ss section appearance of failed specimen
第5期
许 君 ,等 :双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析
47
在一端出现 (图 4b) ,然后裂纹在板厚及板宽方向同 时扩展 ,板厚方向裂纹扩展直到贯穿板厚 ;接着裂纹 在板宽方向快速扩展 ,直至断裂 。如果将原焊点看 作具有初始环状裂纹的疲劳试验对象 ,可以将此扩 展裂纹看作曲折裂纹 。从图上可以发现 ,两个试样 的曲折裂纹扩展角度基本相同 ,和原焊点搭接面成 100°左右的交角 。
图 5 DP600 GI 1. 4 mm 失效焊点断口放大图 Fig15 Magnification view of notch tip area of failed DP600 GI
1. 4 mm specimen
2. 3 搭接双相钢点焊接头拉剪疲劳试验结果 图 6 是 DP600GI ,DP780GI 两种材料以及不同厚
在双相钢搭接点焊接头进行疲劳试验的基础 上 ,对双相钢点焊接头疲劳裂纹扩展及失效形式进 行了讨论 ,获得了焊点的载荷寿命曲线 ,分析和解释 了疲劳过程中的现象 ,并根据裂纹的实际扩展路径 , 提出了局部等效张开应力强度因子 keq ,它是反映焊 点疲劳寿命的有效参量 。
1 试验方法
1. 1 材料与试样 疲劳试验试样使用了双相高强钢 DP600GI 以及
第 29 卷 第 5 期 2008年5月
焊 接 学 报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol . 2 9 No. 5 May 2 0 0 8
双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析
许 君 , 张延松 , 朱 平 , 陈关龙
(上海交通大学 车身制造技术中心 , 上海 200240)
收稿日期 : 2007 - 07 - 09 基金项目 : 国家“863”高技术研究发展计划资助项目(2006AA04Z126)
功能指标 ,包括刚度 、振动 、噪声 、以及车辆耐久性 等[4] 。随着双向高强钢越来越多地应用于汽车车身 制造中 ,双相钢焊点疲劳强度也逐渐成为各大汽车 厂商的研究焦点 。
3 点焊疲劳裂纹扩展断裂力学分析
应力强度因子 K 综合了载荷 、焊核直径以及板
以搭接点焊接头拉剪疲劳试验为例 ,作用力 F 与钢板平面所成θ角为 0 ,即接触面上的轴向力 Ra 为 0 ,只存在剪切力 Fτ。但是焊点在实际拉剪载荷 作用下的裂纹扩展形式如图 4 所示 ,裂纹并没有沿 着钢板搭接面扩展 ,而是产生一曲折裂纹 ,其以原焊 点搭接面成 100°左右交角在厚度方向向外扩展 ,具 体可简化为图 8 所示 。此处 , KⅠ , KⅡ表示相对原环 状裂纹的应力强度因子 ,而 k Ⅰ , k Ⅱ则是沿厚度方向 扩展曲 折 裂 纹 的 局 部 应 力 强 度 因 子 。对 于 曲 折 裂
48
焊 接 学 报
第 29 卷
纹 ,当裂纹长度趋于 0 时 ,局部应力强度因子 k Ⅰ , k Ⅱ可以表示为曲折角 α以及环状裂纹应力强度因
子 KⅠ , KⅡ的函数[8] ,即
kⅠ=
1 4
3cos
α 2
+
cos
3α 2
KⅠ +
3 4
sin
α 2
+
sin
3α 2
KⅡ
kⅡ= -
1 4
sin
α 2
12. 0
4. 3
18
6. 2
1. 0 mm DP780 GI
11. 0
3. 5
15
5. 1
1. 6 mm DP7 5
1. 2 疲劳试验系统 在 5 t 的岛津疲劳试验机上进行单点搭接点焊
接头的疲劳试验 。整个焊点疲劳测试系统主要包括 试样 、拉伸夹具和疲劳试验机三个部分 。整个试验 过程中 , 施加的是恒幅三角波载荷 , 载荷比 R 为 0. 1 ,加载频率 10 Hz 。
DP780GI ,对应于 DP600GI 有 0. 8 mm 以及 1. 4 mm 两 种厚度钢板 ,而 DP780GI 则有 1. 0 mm 以及 1. 6 mm 两种厚度钢板 ,两种材料化学成分以及力学性能分 别列于表 1 和表 2 。用于疲劳试验的拉剪试样具体 几何尺寸见图 1 。为了保证获得焊点的一致性 ,所 有试样的几何尺寸都保持一致 ,且焊接钢板都是同 种厚度的组合 ,具体焊接参数如表 3 。
许 君
0 序 言
在汽车工业中 ,为适应提高油效和减少尾气排 放的需要 , 汽车轻量化已经成为 21 世纪汽车技术 的前沿和热点[1] 。减少汽车重量的主要途径就是使 用轻量化材料 。传统的低碳钢以及高强度低碳合金 钢 ( HSLA) 现在正越来越多地被双相高强度钢 (DP) 所取代 ,双相钢的抗拉强度可以达到 600 MPa 甚至 更高 ,它能够在不降低车身强度和刚度等各项性能 指标的前提下 ,减少车身重量 ,而它现在也是整个汽 车工业以及钢铁工业研究的热点 。双相高强钢由低 碳钢和低碳低合金钢经临界区处理或控制轧制而得 到 ,主要由铁素体和马氏体组成 。具有屈服强度低 , 初始加工硬化速率高 ,在加工硬化和屈服强度上表 现高应变速率敏感性以及强度和延性配合好等特 点[2 ,3] 。不仅如此 ,双相高强钢还具有极强的吸能作 用 ,从而在车辆发生碰撞或其它事故时更好地保护 驾乘者的安全 。
2 试验结果及讨论
2. 1 双相钢焊点特征 图 2 是一未经测试的 DP600GI 1. 4 mm 焊点横
截面形貌 ,从图上可以清晰地看到焊点三个区域的 分布 ,即熔核 ( SN) 、热影响区 ( HAZ) 和母材 (BM) 。 熔核边缘的缺口尖端同时具有有限大小的缺口半 径 。通过扫描电镜观察可知 ,焊点熔核微观组织形 式已经与母材大不相同 ,主要成分是柱状马氏体 。 按照图 2 中对角线对焊点进行硬度测试 ,获得焊点 硬度分布如图 3 所示 。从图中可知 ,双相钢焊点热 影响区及熔核硬度基本一致 ,但两者相对母材硬度 升高了 1 倍 ,达到 350 HV ,材质变得硬而脆 。
材料
屈服强度 ReLΠMPa
最大拉应力 RmaxΠMPa
断后伸长率 A ( %)
DP600 GI
430
620
28
DP780 GI
465
835
17
图 2 焊点横截面形貌 Fig12 Photomicrograph of spot welded dual pha se steels
图 1 搭接点焊试样尺寸 (mm) Fig11 Dimension of tensile shear specimen
表 3 不同钢板匹配的焊接工艺参数 Table 3 Welding parameters for different specimens
试样
焊接电流 电极力 焊接时间 熔核直径
IΠkA
FΠkN t (周波)
dΠmm
0. 8 mm DP600 GI
9. 0
2. 2
10
4. 5
1. 4 mm DP600 GI
度组合的疲劳试验结果 。从图上可以看到 ,随着钢 板厚度的增加 ,焊点疲劳寿命相应增大 。但是从图 上可以发现 ,即使相同几何形状的搭接试件 ,加载条 件都一致的情况下 ,不同焊点的载荷寿命曲线分布 范围仍然很宽 ,无法从已有的疲劳试验结果对其它 不同厚度或熔合直径焊点的疲劳寿命进行评价或预 测。