动车铝合金车体焊接接头非线性疲劳累积损伤模型

铝合金材料密度低、强度和热电导率高、耐腐蚀能力强，具有良好的物理和力学性能，因而广泛应用于车辆、船舶、建筑等各种结构。铝合金车体结构虽有诸多优点，但也存在不少问题，铝合金焊接结构中发现的主要缺陷是焊缝

铝合金材料密度低、强度和热电导率高、耐腐蚀能力强，具有良好的物理和力学性能，因而广泛应用于车辆、船舶、建筑等各种结构。铝合金车体结构虽有诸多优点，但也存在不少问题，铝合金焊接结构中发现的主要缺陷是焊缝中存在气孔和热裂纹，在疲劳载荷作用下焊接结构的寿命及可靠性下降。实验研究焊接接头的疲劳性能是对焊接结构进行寿命分析的基础工作。在获得焊接接头Ｓ-Ｎ曲线后，还需要采用合适的疲劳累积损伤模型分析结构疲劳寿命。Miner线性累积损伤法则在工程上应用最为广泛。但大量实验证明，按载荷先高后低的加载顺序，应用该算法得到的部件损伤值常小于１；在载荷先低后高的加载顺序下，损伤值常大于１。这是线性累积损伤法则的缺点，但由于其计算简便，对于结构寿命计算值与实际值的误差在10%以内的结构，工程上依然采用该算法。现有研究针对铝合金焊接接头开展疲劳寿命对加载顺序敏感度的实验研究。实验所使用的试件均来自动车组制造厂家，根据相关工艺制作；所有试件的外形一致，表面无明显的划伤和气孔等缺陷；试件尺寸根据PLG-200型高频疲劳实验机４点弯曲加载工装夹具而设定，两种铝合金接头试件的外形尺寸一致，长、宽、厚分别为250、35、10ｍｍ。设加载应力均值σｍ=0时的应力幅值为σ。当σ分别为104、89、74Mpa时，铝合金对接接头的疲劳寿命也不一样。现有研究在损伤曲线法基础上提出非线性疲劳累计损伤模型及其参数拟合算法，以其对两种铝合金焊接接头两级加载实验数据进行验证。该研究基于损伤曲线法，提出了非线性累积损伤模型的数学表达式及参数拟合算法。通过动车组铝合金对接接头和角接接头焊接的两级加载实验数据，对该模型进行了验证。其疲劳寿命计算偏差在10%以内，证明此模型比传统的Miner模型有更高的精确度，可用于动车组铝合金焊接疲劳寿命计算。研究还给出了存在平均应力和多级加载的情况下使用此非线性累积损伤模型的扩展算式。(欣然)