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不锈钢车体环焊接头疲劳性能及寿命预测方法研究
| 论文题名： | 不锈钢车体环焊接头疲劳性能及寿命预测方法研究 |
| 关键词： | 不锈钢车体;环焊试件;疲劳性能;裂纹扩展;寿命预测 |
| 摘要： | 不锈钢车体具有轻量化、高强度、使用寿命长、经济性好等优点，因此，国内外大量开展不锈钢车体的研究和应用。不锈钢车体的主要焊接形式有点焊、环焊、塞焊等，焊接部位存在较大的应力集中，容易发生疲劳破坏。由于不锈钢车体环焊焊点数量在车体所有焊点中占据很大比例，因此环焊接头的疲劳寿命直接关系车体的服役寿命，但目前国内外对于环焊的疲劳性能研究尚处空白，因此亟需开展这方面的研究工作。 本文以不锈钢板环焊试件为研究对象，用RUMUL高频疲劳试验机进行疲劳试验，获得了载荷-寿命(△Fa-N)数据，使用显微镜观察了疲劳断口，分析了疲劳断裂特征以及裂纹扩展规律，基于断裂力学理论提出了环焊接头疲劳寿命预测方法，阐明了环焊试件孔径大小、焊孔位置、平均载荷、翘曲程度对疲劳性能的影响，得到的主要结论如下： 环焊试件加载方向的圆弧顶部的焊根部位应力集中最大，两焊板的裂纹均从此处扩展。疲劳裂纹在焊孔板和非焊孔板内扩展路径大致为从焊根部位沿板厚度方向扩展至外部，然后沿圆弧方向扩展至母材，最后在母材内横向扩展，其中在焊孔板焊缝金属内的裂纹扩展寿命占总寿命的90％以上，提高焊缝金属的疲劳强度可以有效延长其寿命；提出一种疲劳寿命预测方法，使用三类不同焊孔直径和不同板厚搭配的环焊试件对提出的预测方法进行试验验证，预测结果与实验结果趋势一致，可满足工程应用中结构优化设计的需求；分析了疲劳性能影响因素：焊孔直孔径越大疲劳寿命越长；对于不等厚焊板的焊孔位置对疲劳寿命影响不大；平均载荷的增加使疲劳寿命降低，对疲劳寿命有一定影响，不可忽略；试验过程中焊板发生翘曲现象会明显降低疲劳寿命。 |
| 作者： | 文敏飞 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 鲁连涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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