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5A06铝合金焊接接头超高周疲劳性能研究

作　者: 刘春秀
导　师: 王东坡
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: S-N曲线超高周疲劳缺陷频率
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

中国铁路正逐步朝着客车高速化和货车重载化这一铁路运输方向迅速发展,铝合金具有良好的综合性能：密度小、抗腐蚀性能好，比强度高，易于加工，已大量普遍应用于列车领域，成为为实现高速列车轻量化而采用的一种最主要的材料。铝合金焊接技术的飞速发展带来了铝合金焊接结构在列车领域上应用范围的与日俱增，许多部位的连接处都是通过焊接这一连接方式来完成的。通过统计，铁路车轴和轮轨的许多结构在失效时都已承受了10~7以上周次的循环载荷。因此，研究铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳特性对铝合金能更长时间以及更安全的在机车车辆结构上得以应用是极为必要的。本课题采用自己开发组装的TJU-HJ-I型超高周疲劳试验机对5A06铝合金母材，无余高焊接接头以及带余高对接接头试件在超长寿命区间的疲劳性能进行研究。将测得的母材，无余高焊接接头以及带余高对接试样的疲劳S-N曲线进行对比，并分别求出N=1×10~7和N=1×10~9循环次数下相应的疲劳强度，然后进行比较分析。扫描试件疲劳断口并分析形貌特征，探究断裂机理，对比5A06母材疲劳断口与焊接接头疲劳断口形貌特征有何不同；在不同应力水平下进行超声疲劳试验，对作为疲劳裂纹源的缺陷进行归类，分别研究不同缺陷对寿命的影响情况；采用常规疲劳试验机进行R=0.1焊接接头疲劳试验，绘制S-N曲线，将其与R=0.1时超高周频率条件下测得的S-N曲线进行对比，研究频率对铝合金焊接接头的影响情况。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 疲劳发展概况  8-9
  1.3 疲劳概述  9-11
    1.3.1 定义和分类  9
    1.3.2 超声疲劳方法  9-10
    1.3.3 S-N 曲线  10-11
  1.4 影响焊接结构超高周疲劳的因素  11-12
  1.5 研究内容  12-13
第二章超声疲劳试验系统及试样设计  13-28
  2.1 超声疲劳试验系统  13-17
    2.1.1 试验装置  13-14
    2.1.2 工作原理  14-17
  2.2 试样设计  17-24
    2.2.1 变截面圆柱试件  17-22
    2.2.2 带余高状试件设计  22-24
  2.3 试验材料及试样  24-28
    2.3.1 材料的选择  24-26
    2.3.2 试件制备  26-28
第三章超声疲劳试验  28-42
  3.1 5A06 铝合金母材疲劳试验  29-32
    3.1.1 疲劳试件  29
    3.1.2 试验结果  29-32
    3.1.3 S-N 曲线  32
  3.2 5A06 焊接接头疲劳试验  32-36
    3.2.1 疲劳试件  32-33
    3.2.2 试验结果  33-35
    3.2.3 S-N 曲线  35-36
  3.3 5A06 带余高对接接头疲劳试验  36-42
    3.3.1 疲劳试件  36-37
    3.3.2 试验结果  37-39
    3.3.3 S-N 曲线  39-42
第四章疲劳断口分析  42-58
  4.1 5A06 母材疲劳断口  42-45
  4.2 无余高焊接接头疲劳断口分析  45-58
    4.2.1 疲劳断口  45-48
    4.2.2 裂纹源位置  48-50
    4.2.3 缺陷的影响  50-58
第五章超声加载频率对 5A06 铝合金疲劳性能的影响  58-67
  5.1 应力比 R=0.1 条件下超高周疲劳试验  58-61
    5.1.1 试验系统  58
    5.1.2 疲劳试验数据  58-60
    5.1.3 S-N 曲线  60-61
  5.2 应力比 R=0.1 条件下常规疲劳试验  61-63
    5.2.1 疲劳试件与试验方法  61-62
    5.2.2 试验结果  62-63
  5.3 S-N 曲线  63-67
第六章结论  67-69
参考文献  69-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

5A06铝合金焊接接头超高周疲劳性能研究

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