鋁合金焊接接頭焊縫區(qū)力學(xué)性能理論與試驗研究.pdf

1、鋁合金焊接接頭是工程中一種常用的連接結(jié)構(gòu)件。鋁合金焊接接頭在服役期間，會受到拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)等基本變形作用，而且往往是同時在幾種基本變形共同作用下服役。拉伸與剪切組合載荷的共同作用較為常見。本文對鋁合金焊接接頭在單軸拉伸、剪切載荷單獨作用下以及拉剪組合載荷作用下焊縫區(qū)的應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系展開了研究。
　　由于鋁合金焊接接頭焊縫區(qū)寬度窄，并且在該區(qū)域內(nèi)材料的力學(xué)性能變化較大，將焊縫區(qū)材料切割出來制成試件單獨進行材料試驗來測定其

2、性能是很困難的。另一方面，基于焊接接頭的試驗不能直接測出焊縫區(qū)材料的應(yīng)力—應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。因此，本文分別針對A2219鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭在拉伸、剪切載荷與拉剪組合載荷作用下的試驗結(jié)果，采用試驗與數(shù)值分析相結(jié)合的方法來研究焊接接頭焊縫區(qū)材料的力學(xué)性能。
　　本文首先利用光測系統(tǒng)測出了A2219鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭在拉伸、剪切以及拉剪組合載荷作用下焊縫區(qū)的應(yīng)變歷程，獲得了焊縫區(qū)各光測點的名義應(yīng)力—應(yīng)變曲線。接著，推導(dǎo)了在三種載

3、荷下的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系表達式，用不同形式的Ramberg-Osgood方程表示，利用試驗測得的名義應(yīng)力—應(yīng)變曲線，初步確定方程中相應(yīng)的力學(xué)性能參數(shù)。最后，結(jié)合有限元軟件ABAQUS，通過反算，精確確定三種試件焊縫區(qū)內(nèi)的材料力學(xué)性能參數(shù)。
　　將得到的鋁合金焊接接頭拉伸試件、剪切試件與拉剪試件焊縫區(qū)的力學(xué)性能參數(shù)進行對比，結(jié)果表明，三種試件在焊縫區(qū)相同幾何位置處的力學(xué)性能參數(shù)基本相同。因此，只要利用鋁合金焊接接頭拉伸試驗來確定焊縫區(qū)的