拉剪點焊件疲勞強度分析與壽命預(yù)測.pdf

1、本文對汽車用點焊結(jié)構(gòu)拉剪試件進行了動態(tài)響應(yīng)試驗和疲勞試驗，測量疲勞試驗過程中固有頻率的數(shù)據(jù)變化。根據(jù)固有頻率隨循環(huán)數(shù)的變化規(guī)律，選擇適于研究疲勞損傷的固有頻率階數(shù)，探索了基于固有頻率、疲勞試驗加載載荷譜來計算疲勞壽命的方法。單點點焊結(jié)構(gòu)通常設(shè)計為主要承受剪切載荷，但實際中也會經(jīng)歷相當(dāng)大的拉伸載荷。本文對拉伸和剪切載荷組合作用下的點焊試件進行了彈塑性有限元分析，描述其應(yīng)力應(yīng)變場的狀態(tài)，同時根據(jù)分析結(jié)果，應(yīng)用不同損傷參量，預(yù)測疲勞壽命，比較

2、結(jié)果并分析裂紋可能的萌生位置。 首先，對拉剪點焊試件進行疲勞試驗，不同壽命階段同時進行動態(tài)響應(yīng)試驗，得到試件疲勞損傷過程中各階模態(tài)固有頻率的變化數(shù)據(jù)。將試件焊點部分沿長度方向從中間剖開，觀察焊核部分的微觀區(qū)域構(gòu)成；測量焊核及附近區(qū)域硬度變化，分析各區(qū)域材料性能變化規(guī)律；基于宏觀和微觀的失效和斷口分析，確定裂紋萌生位置、擴展機理。 其次，結(jié)合模態(tài)固有頻率，疲勞加載載荷歷程，根據(jù)疲勞損傷演化規(guī)律，探索了疲勞壽命預(yù)測方法，并用

3、恒幅、變幅、隨機載荷歷程試驗數(shù)據(jù)進行了驗證，結(jié)果處于可接受范圍內(nèi)。 然后，建立有限元模型，對拉伸和剪切組合作用下的點焊試件進行彈塑性有限元模擬。根據(jù)不同加載方向施加約束和載荷，設(shè)置加載過程。有限元結(jié)果表明：不同加載方向，危險位置有所不同，但應(yīng)力集中區(qū)域都在焊核附近，并非處于焊核根部，這與拉剪點焊試件試驗結(jié)果觀察到的斷裂情形相似。 最后，基于有限元分析結(jié)果，應(yīng)用不同損傷參量、選取焊核附近不同位置進行壽命預(yù)測。修正以Mise