鋁合金焊接接頭局部力學(xué)性能測試與損傷研究.pdf

1、為響應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)要求，全鋁合金空間框架車身ASF(Aluminium Space Frame)被廣泛推廣使用。焊接接頭是鋁合金汽車框架結(jié)構(gòu)中的基本要素。對各種焊接接頭的變形、損傷及破壞的實(shí)驗(yàn)研究要花費(fèi)大量的人力物力。如采用有限元模擬加關(guān)鍵試驗(yàn)驗(yàn)證的研究方法可以有效地節(jié)約成本，提高效率。 鋁合金焊接接頭是一個(gè)組織和力學(xué)性能不均勻體，在進(jìn)行有限元模擬之前必須對接頭的局部材料性能進(jìn)行表征，這樣才能夠得到比較精確的結(jié)果，同

2、時(shí)對評定整體接頭性能和改善焊接工藝也是十分必要的。本文通過對鋁合金熔焊接頭組織、硬度及強(qiáng)度的分析，研究了接頭的力學(xué)不均勻性；同時(shí)研究了一種微沖壓實(shí)驗(yàn)測定局部材料應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的新方法。其基本原理是在材料局部區(qū)域內(nèi)將材料加工成矩形的薄片試樣，進(jìn)行微沖壓實(shí)驗(yàn)，測得材料的阻力曲線。然后利用有限元軟件ABAQUS建立邊界條件與微沖壓試驗(yàn)相同的有限元模型，利用有限元反向迭代計(jì)算求得局部材料的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。與常規(guī)光滑拉伸試驗(yàn)相比，微沖壓材料表征技

3、術(shù)具有自身的優(yōu)越性，能夠很好的表征焊接接頭局部材料的力學(xué)性能。 在上述研究的基礎(chǔ)上利用微沖壓實(shí)驗(yàn)測定表征鋁合金焊接接頭，各區(qū)域局部的力學(xué)性能。最后利用從微沖壓試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)對鋁合金焊接接頭在拉伸載荷條件下的不均勻變形演化和損傷起始及斷裂過程進(jìn)行模擬預(yù)測和規(guī)律分析。研究結(jié)果表明：鋁合金5A02H34的TIG焊接接頭變形不均勻性與接頭各區(qū)域的力學(xué)性能不均勻性密切相關(guān)，對于低匹配接頭變形主要集中在焊縫區(qū)內(nèi)。在ABAQUS大型商業(yè)有限元