基于疲勞性能的不銹鋼車體激光焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、301L冷軋板是制造不銹鋼輕量客車的主材，本文基于對不銹鋼客車搭接非熔透垂直激光焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能和疲勞斷裂的研究，針對焊接結(jié)構(gòu)中主要服役部件非熔透外墻板的疲勞斷裂模式，設(shè)計了一種增強外墻板抗疲勞斷裂的傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)。通過5種板材組合的傾斜激光焊接接頭的疲勞試驗、疲勞斷裂分析、有限元仿真分析，研究了搭接傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能，疲勞斷裂模式和機理，為優(yōu)化不銹鋼客車激光焊接結(jié)構(gòu)、提高服役性能和安全可靠性提供理論及試驗依據(jù)。
　　本

2、研究表明，1.5mm+1.5mm、1.5mm+2mm、0.8mm+2mm三種板材組合的搭接傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)相較于垂直激光焊接結(jié)構(gòu)，疲勞性能顯著提高，工程上可以采用。2mm+2mm、1.5mm+0.8mm板材組合的搭接傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)相較于垂直激光焊接結(jié)構(gòu)，疲勞性能并沒有明顯改善，工程上的可行性待繼續(xù)深入研究;傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)疲勞斷裂模式有部分改變，但搭接焊接結(jié)構(gòu)缺口效應(yīng)區(qū)域的外板加載端仍然穿板斷裂，個別非等厚的板材組合1.5mm+2mm

3、內(nèi)外板同時疲勞斷裂失效。疲勞斷裂分析研究表明，傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能增強的板材組合疲勞主裂紋擴展的共同點都是先穿過焊縫組織，再穿過板材組織，最終疲勞斷裂;而垂直焊縫結(jié)構(gòu)僅僅是穿過板材組織，并沒有接觸到焊縫，又疲勞裂紋在焊縫中的擴展阻力大于在板材中的擴展阻力，因此，傾斜激光焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能比垂直焊縫結(jié)構(gòu)的高。此外，傾斜焊縫結(jié)構(gòu)對拉伸強度和斷裂塑性也有改善。ABAQUS有限元應(yīng)力分析顯示，疲勞加載最危險區(qū)域（應(yīng)力最大處）與實際的疲勞試樣斷