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基于自加熱方法的快速疲勞性能測定

汽車工業(yè)中，焊接結(jié)構(gòu)高周疲勞（HCF）性能鑒定是一個需要優(yōu)先考慮的問題。例如，對于汽車前后軸總長數(shù)米的縫焊焊接，這種焊接需要實(shí)現(xiàn)部件高安全性以確保乘員安全，但也需要精益設(shè)計減少生產(chǎn)成本、減輕車身質(zhì)量、改善燃油經(jīng)濟(jì)性。因此，這些疲勞的結(jié)構(gòu)性能必須仔細(xì)控制。焊接裝配高周疲勞性能鑒定通常基于經(jīng)典方法的微小結(jié)構(gòu)疲勞性能鑒定，例如應(yīng)用循環(huán)載荷結(jié)構(gòu)直到失效或者完成200萬次循環(huán)。自加熱方法為縮短測試周期和減少所需樣本數(shù)提供了可能。

汽車工業(yè)的焊接裝配高周疲勞性能鑒定是一項漫長而昂貴的過程，鑒定過程的安全性和精益設(shè)計是非常有效的。疲勞性能的測定是一個時間長、成本高的過程，一般需要大量試樣進(jìn)行數(shù)日的試驗才能完成。自加熱方法為縮短測試周期提供了可能，包括測量循環(huán)載荷下結(jié)構(gòu)的溫度（與疲勞性能相關(guān)聯(lián)），僅需一個樣本和幾個小時就能完成疲勞性能的測定，極大地降低了成本，縮短了試驗周期。因此，試驗擬定利用紅外線溫度記錄儀測量搭接焊接試件的溫度變化。假設(shè)只有自加熱和熱彈性現(xiàn)象可以引起溫度變化，那么自加熱的溫度可以從試驗數(shù)據(jù)中獲得。提出一個1D的熱量模型來描述由自加熱引起的樣件溫度變化。焊接接頭集中了耗散現(xiàn)象，相當(dāng)于一個集中熱源。這個熱源由是否符合模型試驗結(jié)果來鑒定，外部負(fù)荷下的溫度變化被用來鑒定焊接部件耐久極限。結(jié)果證明，自加熱方法與經(jīng)典疲勞測試結(jié)果一致。

利用自加熱方法確定焊接接點(diǎn)結(jié)構(gòu)的疲勞性能。通過自加熱過程的溫度變化提出了試驗擬定和分析過程。提出了簡單的一維模型來確定內(nèi)部耗散到焊接接點(diǎn)的熱源，得到了自加熱曲線，重新獲得了樣件疲勞極限，與傳統(tǒng)的疲勞測試結(jié)果一致。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2013年第66期

作者：Pierrick Florin et al

編譯：鮑闞