文档介绍：中图分类号:TH114 论文编号:1028702 12-S069
学科分类号:080203
硕士学位论文
铝合金电阻点焊接头疲劳损伤研究
研究生姓名刘博
学科、专业机械设计及理论
研究方向结构强度
指导教师郭海丁教授
南京航空航天大学
研究生院能源与动力学院
二О一二年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Energy and Power Engineering
Research on the Fatigue Damage of
Spot Weld of Aluminum Alloy
A Thesis
Mechanical Design and Theory
by
Liu Bo
Advised by
Prof. Guo Haiding
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
January, 2012
承诺书
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(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
电阻点焊是现代车辆制造业中广泛应用的技术。在工作条件下,焊核区域存在明显的应力
集中,疲劳破坏成为车辆点焊结构的主要破坏形式之一。因此,合理描述点焊结构疲劳损伤过
程,准确预测点焊结构疲劳寿命成为提高车辆安全性、可靠性所必须解决的重要课题。
论文以 AA5754 铝合金点焊拉剪试件为研究对象,利用引伸计和自制电位测量仪获得了点
焊试件在疲劳试验过程中焊核区域刚度和电位的变化,并定义了相应的损伤变量。在此基础上,
结合损伤力学理论,建立了点焊接头疲劳损伤演化方程。试验结果表明:AA5754 铝合金点焊
接头疲劳损伤过程可以分为损伤初始发生、损伤稳定发展、损伤加速增长与疲劳断裂等四个阶
段,其疲劳损伤累计呈非线性。
论文还采用云纹干涉法测量了 AA5754 铝合金点焊接头焊核边缘的应变分布,分析了疲劳
损伤稳定发展阶段中,不同疲劳循环数下焊核边缘的应变变化规律。试验结果表明:焊核边缘
处为高应变区,在疲劳损伤稳定发展阶段中,随着疲劳载荷循环数增加,该区域最大弹性应变
值有下降的趋势。这一结果表明,AA5754 铝合金点焊接头的焊核边缘在疲劳过程中存在循环
硬化现象。
论文最后依据疲劳试验结果,结合弹塑性有限元分析数据,建立了 AA5754 铝合金点焊接
头疲劳寿命预测统一模型,该模型可用于估算不同尺寸规格的 AA5754 铝合金点焊拉剪接头结
构疲劳寿命。
关键词:点焊接头,疲劳损伤,寿命预测,刚度下降法,电位法,云纹干涉法
I
铝合金电阻点焊接头疲劳损伤研究
ABSTRACT
Resistance spot-welding is a widely used technology in modern automotive manufacture industry.
Under working condition, there exists big stress concentration around the nugget of spot weld. Fatigue
is one of the main failure forms for spot-weld. In order to improve the durability and reliability of
vehicles, it is necessary to look for a reasonable way to describe the fatigue damage evolution for the
spot weld, which is helpful for t