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基于同步辐射X射线成像的选区激光熔化Ti-6Al-4V合金缺陷致疲劳行为
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作者 正凯 圣川 +4 位作者 张杰 宋哲 胡雅楠 康国政 张海鸥 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期811-820,共10页
基于自主研制的原位疲劳试验机和高分辨同步辐射X射线三维成像技术,采用Feret直径和极值统计方法定量表征选区激光熔化Ti-6Al-4V合金的缺陷特征尺寸、数量、位置及形貌,原位观测疲劳裂纹的萌生与扩展行为,通过辨识疲劳断口源区的缺陷特... 基于自主研制的原位疲劳试验机和高分辨同步辐射X射线三维成像技术,采用Feret直径和极值统计方法定量表征选区激光熔化Ti-6Al-4V合金的缺陷特征尺寸、数量、位置及形貌,原位观测疲劳裂纹的萌生与扩展行为,通过辨识疲劳断口源区的缺陷特征,开展缺陷诱导的疲劳损伤评价研究,从而建立缺陷特征与疲劳寿命之间的关系。分析表明,缺陷主要为未熔合和气孔,等效直径小于50μm的频率为90%,球度分布于0.4~0.65之间;在不考虑表面粗糙度的情况下,疲劳裂纹优先在试样表面或近表面缺陷处萌生,呈现出典型的半椭圆形貌;同时缺陷特征尺寸越大,疲劳寿命越低。研究结果为增材高性能部件的疲劳性能及寿命评估提供了重要的理论参考。 展开更多
关键词 增材制造 疲劳寿命评价 缺陷演化表征 同步辐射三维成像 高周疲劳
基于XFEM与自适应网格的非均质材料裂纹扩展模拟 被引量:1
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作者 滕子浩 廖敦明 +2 位作者 圣川 章志兵 陈涛 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期238-247,共10页
针对含有间断的非均匀材料的断裂问题,论文将虚节点多边形单元(virtual node polygonal element,VP)的形函数引入到扩展有限元(extended finite element method,XFEM)中,提出了一种基于四叉树结构的动态网格细化方法,该方法可对间断面... 针对含有间断的非均匀材料的断裂问题,论文将虚节点多边形单元(virtual node polygonal element,VP)的形函数引入到扩展有限元(extended finite element method,XFEM)中,提出了一种基于四叉树结构的动态网格细化方法,该方法可对间断面附近单元实现可调控的多层级细化,特别是对于裂纹扩展问题,可实现裂尖附近单元的动态网格细化与粗化.基于以上网格细化方法,论文将之前论文中提出的VP-XFEM进行扩展,以研究非均质材料中的裂纹扩展问题.为验证算法的准确性与计算效率,针对含有孔洞及材料界面的断裂问题,论文给出了相应的算例.结果显示,与传统的XFEM相比,该方法能够获得更好的精度、收敛性以及计算效率. 展开更多
关键词 非均匀材料 裂纹扩展 自适应网格细化 多边形单元 扩展有限元
高速动车组S38C车轴疲劳强度及剩余寿命评价
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作者 秦庆斌 圣川 +4 位作者 胡雅楠 刘宇轩 康国政 王文静 马利军 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期840-850,共11页
本文通过实验获得S38C车轴的残余应力场、基本力学性能和断裂性能,采用表面单位压力法及二次迭代,在实物车轴中重建出径向梯度分布的压缩残余应力,基于实测载荷谱进行含缺陷S38C车轴的剩余寿命预测.分析结果表明:残余压应力对裂纹扩展... 本文通过实验获得S38C车轴的残余应力场、基本力学性能和断裂性能,采用表面单位压力法及二次迭代,在实物车轴中重建出径向梯度分布的压缩残余应力,基于实测载荷谱进行含缺陷S38C车轴的剩余寿命预测.分析结果表明:残余压应力对裂纹扩展有显著的抑制作用,深度小于4 mm的初始裂纹不扩展;经典Paris方程和NAS-GRO方程估算寿命分别约为28.5万公里和89.3万公里.当深度大于7 mm时,裂纹扩展速率迅速增大,因此,把7 mm作为S38C车轴损伤容限分析止裂判据比较合理.研究方法和结果对于含缺陷表面强化铁路车轴的疲劳强度及剩余寿命评价具有重要意义. 展开更多
关键词 损伤容限设计 疲劳寿命 压缩残余应力 表面强化 高速列车
轴箱内置型铁路车轴疲劳性能与寿命评估
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作者 刘宇轩 圣川 +2 位作者 李存海 康国政 梁树林 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期100-108,共9页
开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验,考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素,修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能;建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴)的有限元模型,分析了... 开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验,考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素,修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能;建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴)的有限元模型,分析了内箱车轴与传统轴箱外置铁路车轴(外箱车轴)临界安全部位的差异;基于安全寿命设计理论,结合修正的线性Miner疲劳累积损伤准则和载荷谱,研究了内箱车轴的疲劳强度与服役性能;分别采用Paris公式、NASGRO方程和LAPS模型拟合了裂纹扩展速率曲线,基于损伤容限设计方法估算了内箱车轴和外箱车轴的裂纹扩展寿命。研究结果表明:标准小试样的疲劳极限明显高于全尺寸车轴,其疲劳极限均值分别为369、286 MPa;与传统外箱车轴相比,由于加载位置的改变,内箱车轴的临界安全部位从卸荷槽处转移至轴身中部;内箱车轴疲劳总寿命为2.5×1012 km,满足30年服役寿命的设计要求;但是在运输或服役过程中车轴表面不可避免会存在缺陷,缺陷处存在严重的应力集中,为裂纹的萌生和扩展提供了便利条件,使车轴疲劳寿命大幅降低;当车轴临界安全部位的裂纹深度扩展到5 mm时,内箱车轴和外箱车轴的剩余寿命分别仅为3.2×105、2.0×105 km,应根据无损探伤精度合理制定无损检测周期,确保车轴安全服役。 展开更多
关键词 车辆工程 高速车辆 内置轴箱 车轴 疲劳性能 损伤容限 载荷谱
样本信息聚集原理改进及其在铁路车辆结构疲劳评定中的应用 被引量:1
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作者 李存海 圣川 刘宇轩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期42-53,共12页
疲劳S-N曲线是高速动车组结构设计中最重要的基础数据。降低样本数据的离散性和提高寿命预测的准确性一直是铁路车辆结构长寿命安全可靠服役的热点研究课题,经典的样本信息聚集原理(Sample polymerization principle,SPP)能够确保小样... 疲劳S-N曲线是高速动车组结构设计中最重要的基础数据。降低样本数据的离散性和提高寿命预测的准确性一直是铁路车辆结构长寿命安全可靠服役的热点研究课题,经典的样本信息聚集原理(Sample polymerization principle,SPP)能够确保小样本疲劳数据统计处理的准确性,但在寿命估算的可靠性上还有改进空间。通过参数搜索的优化建立应力与标准差之间的关系,实现不同应力水平下标准差的最优取值,从而提出一种新的基于SPP的概率疲劳S-N曲线拟合方法。研究结果表明,与成组法相比,基于(X-x-x-x)型数据的疲劳P-S-N曲线的斜率和截距的相对误差小于3%,估算寿命仅为成组法5%;在处理(x-x-x-x)型数据时,估算寿命约为传统方法的0,1%。在应用于高速列车焊接结构时,改进方法充分考虑了因焊接缺陷引入的离散性,预测的疲劳寿命更加可靠与合理。由此可见,改进的SPP以及标准差参数寻优技术不仅可以确保小样本数据的拟合精度,而且能够获得更加可靠的疲劳P-S-N曲线,工程应用中得到更保守的预测结果。 展开更多
关键词 P-S-N曲线 小样本 样本集聚 疲劳寿命 铁路车辆
一种基于低周疲劳特性的含缺陷车轴剩余寿命预测模型 预览 被引量:2
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作者 王玉光 圣川 +2 位作者 李忠文 周平宇 马利军 《铁道学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期27-32,共6页
车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测... 车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测周期,迫在眉睫。基于平面应力Ⅰ型裂纹尖端修正的RKE奇异场和循环塑性应变能准则,考虑应变硬化材料的小范围屈服行为,通过引入适用于正负应力比的裂纹闭合函数实现对裂纹闭合与近门槛区行为的模拟,提出一种基于材料低周疲劳特性的伤损车轴疲劳裂纹扩展寿命模型。结果表明,该模型的预测曲线与不同厚度标准试样得到的疲劳开裂数据吻合良好,可以用于承受典型旋转弯曲加载的铁路车轴的剩余寿命预测。 展开更多
关键词 高速列车 疲劳裂纹扩展 低周疲劳 损伤容限设计 裂纹闭合行为
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激光复合焊接7020铝合金的疲劳性能及损伤行为 被引量:2
7
作者 胡雅楠 圣川 +2 位作者 宋哲 付亚楠 袁清习 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第3期192-201,共10页
通过激光-熔化极稀有气体保护电弧(MIG)复合焊得到了7020铝合金焊接接头,基于电子背散射衍射技术和高精度同步辐射X射线成像等,研究了该接头微观组织、力学性能、疲劳行为及断裂机制。结果表明,在焊接热循环作用下,冷却后复合焊... 通过激光-熔化极稀有气体保护电弧(MIG)复合焊得到了7020铝合金焊接接头,基于电子背散射衍射技术和高精度同步辐射X射线成像等,研究了该接头微观组织、力学性能、疲劳行为及断裂机制。结果表明,在焊接热循环作用下,冷却后复合焊接头各区域的晶粒形态、尺寸及组织成分发生了明显变化。接头静载抗拉强度和屈服强度分别为265.34 MPa和218.85 MPa,接头强度系数为0.74。在50%存活率下,当疲劳寿命为2×106循环周次时,复合焊接头的疲劳强度为96.13 MPa,约为母材的63.14%,焊接过程降低了材料的疲劳性能。疲劳裂纹萌生于复合焊接头熔合区表面深约103 μm的缺口处,呈典型I型四分之一椭圆裂纹扩展形貌。在稳定扩展阶段,气孔对疲劳裂纹扩展速率的影响较小。 展开更多
关键词 激光技术 激光焊接 疲劳裂纹扩展 三维X射线成像 有限元模拟 气孔
冶金型气孔对熔化焊接7020铝合金疲劳行为的影响 被引量:2
8
作者 宋哲 圣川 +3 位作者 胡雅楠 康国政 付亚楠 肖体乔 《金属学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1131-1140,共10页
基于同步辐射X射线三维高精度原位成像技术,识别和统计出工艺稳定的激光复合焊接7020铝合金接头中的气孔数量、形貌、尺寸和空间分布特征,结合气孔统计数据结果和焊缝晶粒大小,定义了7020铝合金激光复合焊接头中影响接头疲劳性能的气孔... 基于同步辐射X射线三维高精度原位成像技术,识别和统计出工艺稳定的激光复合焊接7020铝合金接头中的气孔数量、形貌、尺寸和空间分布特征,结合气孔统计数据结果和焊缝晶粒大小,定义了7020铝合金激光复合焊接头中影响接头疲劳性能的气孔临界尺寸。利用同步辐射X射线三维原位疲劳实验数据和疲劳断口形貌,探讨了疲劳试样裂纹源处气孔尺寸、应力和疲劳寿命之间的定量关系。同时,基于有限元仿真分析,研究了不同位置下气孔处的应力场状态。最后,通过疲劳裂纹扩展速率实验,揭示了气孔对疲劳裂纹萌生、扩展和试样瞬断的影响。研究结果表明,激光复合焊接头临界气孔尺寸可定为30 mm;同步辐射X射线成像和疲劳断口显示,较大的表面气孔和近表面的气孔较容易萌生疲劳裂纹。仿真研究也表明,气孔周围的应力集中程度随着气孔位置由表面向内部移动呈现出先增大后减小最后趋于稳定的趋势;疲劳裂纹扩展速率数据分布趋势表明,气孔对长裂纹扩展过程的影响较小,可忽略不计,但一般认为对裂纹前缘形貌有较大影响。 展开更多
关键词 同步辐射X射线成像 焊接缺陷 疲劳寿命评价 激光复合焊接 高速列车
考虑压装和实测动应力的含缺陷空心车轴剩余寿命评估 被引量:2
9
作者 徐忠伟 圣川 +2 位作者 段浩 康国政 马利军 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期656-665,共10页
实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压... 实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压装区和轴身等5个部位插入垂直于车轴中心线的半椭圆形裂纹,对含缺陷车轴进行损伤容限分析和剩余寿命评估.研究发现,对于深度为2 mm的单个半椭圆形表面裂纹,含缺陷轮-轴卸荷槽、轴肩、轮-轴压装区和齿-轴压装区的可运行总寿命分别约为7.9×10~4,58.7×10~4,372.5×10~4和823.9×10~4 km,由于轴身中部的裂纹尖端为典型的压缩应力状态,判定其不扩展.分析结果为我国更高速度级空心车轴安全设计与可靠服役提供了重要的理论依据和科学支撑. 展开更多
关键词 高速列车 疲劳裂纹扩展 残余应力 疲劳寿命 损伤容限设计
7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究 被引量:1
10
作者 张寅 宋西平 +1 位作者 常丽艳 圣川 《稀有金属材料与工程》 CSCD 北大核心 2017年第9期2411-2416,共6页
对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明:疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断... 对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明:疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。 展开更多
关键词 铝合金 焊接接头 原位观察 疲劳寿命
基于二次插值重构有限元法的动态裂纹扩展模拟 预览
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作者 王玉光 李忠文 +2 位作者 圣川 臧晓蕾 王燕 《计算机辅助工程》 2017年第3期61-65,共5页
基于二次插值重构有限元法(Twice-interpolation Finite Element Method,TFEM)分析动态断裂力学问题并进行数值实验,考察TFEM在裂纹动态扩展模拟中的准确性和可靠性.由于TFEM保证节点处梯度场的连续性,因此裂尖附近的应力场可以得到... 基于二次插值重构有限元法(Twice-interpolation Finite Element Method,TFEM)分析动态断裂力学问题并进行数值实验,考察TFEM在裂纹动态扩展模拟中的准确性和可靠性.由于TFEM保证节点处梯度场的连续性,因此裂尖附近的应力场可以得到较好的逼近.把该算法成功移植到自主开发的三维裂纹扩展仿真软件(ZonCrack)中.利用ZonCrack进行的裂纹扩展,分析结果表明:TFEM得到裂尖应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)与解析解基本一致;裂纹扩展的模拟结果与实验值吻合良好. 展开更多
关键词 插值重构有限元 断裂力学 疲劳裂纹扩展 裂纹尖端场 损伤容限 ZonCrack软件
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基于原位SEM的激光-MIG复合焊接7075-T6铝合金疲劳裂纹扩展行为 预览 被引量:3
12
作者 常丽艳 宋西平 +1 位作者 张敏 圣川 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期85-88,共4页
通过扫描电镜原位观察激光复合焊接头各区裂纹的扩展行为.结果表明,焊缝各区组织的不同使得疲劳裂纹扩展行为发生明显改变,疲劳裂纹位于焊缝中心时,裂纹总体沿着垂直于载荷主轴的方向扩展;疲劳裂纹位于热影响区时,裂纹大致成“Z”字型... 通过扫描电镜原位观察激光复合焊接头各区裂纹的扩展行为.结果表明,焊缝各区组织的不同使得疲劳裂纹扩展行为发生明显改变,疲劳裂纹位于焊缝中心时,裂纹总体沿着垂直于载荷主轴的方向扩展;疲劳裂纹位于热影响区时,裂纹大致成“Z”字型路径进行扩展;疲劳裂纹在焊缝中心和热影响区扩展时都存在二次裂纹;疲劳裂纹在母材区扩展时,呈现出单一和典型的裂纹扩展模式.此外,通过原位SEM观察获得不同循环周期下的裂纹扩展长度,进而推算得到7075-T6铝合金接头各区内疲劳裂纹扩展速率的Paris公式. 展开更多
关键词 7075-T6铝合金 焊接接头 疲劳裂纹 原位SEM观察 激光复合焊接
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表面撞击坑对高铁车辆空心车轴运行安全性评估的影响 预览
13
作者 徐忠伟 圣川 +1 位作者 康国政 王习术 《计算机辅助工程》 2016年第6期63-67,共5页
基于断裂力学理论对含表面撞击坑高铁车辆空心车轴进行疲劳断裂安全性分析.考虑车轮与车轴、齿轮与车轴的过盈配合效应,在压装部引入残余压应力,根据车轴实物撞击坑形貌和尺寸建立仿真模型;采用385 km/h高铁车轴实测动应力,经变换获得... 基于断裂力学理论对含表面撞击坑高铁车辆空心车轴进行疲劳断裂安全性分析.考虑车轮与车轴、齿轮与车轴的过盈配合效应,在压装部引入残余压应力,根据车轴实物撞击坑形貌和尺寸建立仿真模型;采用385 km/h高铁车轴实测动应力,经变换获得一维七级载荷谱.分析结果表明:对于深度为300μm的撞击抗,缺陷最深处的应力强度因子约为0.75 MPa·m^1/2,远小于BS-7910-2005标准规定值,据此认为带有单个深度为300μm撞击坑的空心车轴在正常服役期内不会发生裂纹萌生和扩展.研究结果可为我国高速列车检修规程和无损检测周期的制定提供参考. 展开更多
关键词 高速列车 空心车轴 损伤容限 撞击坑 疲劳裂纹 有限元
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基于三维X射线成像和GTN模型的激光复合焊接7020铝合金的损伤机制
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作者 段浩 圣川 +4 位作者 徐忠伟 张志良 阚前华 康国政 付亚楠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期105-112,共8页
利用高精度同步辐射X射线三维成像技术,对激光一电弧复合焊缝的气孔率进行测定,并将其作为GTN损伤模型中的初始孔洞体积分数。通过建立含余高与不含余高的复合焊接接头的细观损伤力学有限元模型,得到了拉伸接头主应力和孔洞体积分数... 利用高精度同步辐射X射线三维成像技术,对激光一电弧复合焊缝的气孔率进行测定,并将其作为GTN损伤模型中的初始孔洞体积分数。通过建立含余高与不含余高的复合焊接接头的细观损伤力学有限元模型,得到了拉伸接头主应力和孔洞体积分数的分布。通过对拉伸断口金相组织进行分析,发现了几何和材料的不连续性是导致接头失效的重要原因。 展开更多
关键词 激光技术 GTN细观损伤模型 激光-电弧复合焊接 7020铝合金 同步辐射X射线 疲劳损伤
基于三维X 射线成像的激光复合焊接7020 铝合金的组织与力学特性演变 被引量:5
15
作者 胡雅楠 圣川 +2 位作者 张思齐 焦汇胜 付亚楠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期78-86,共9页
基于光学显微镜、扫描电镜、同步辐射X 射线成像、电子背散射衍射技术、显微硬度计、拉伸性能测试以及有限元仿真探讨了光纤激光-脉冲MIG 复合焊接2 mm 厚7020-T651铝合金的微观组织与力学特性。结果表明:焊缝、熔合线和母材分别为粗... 基于光学显微镜、扫描电镜、同步辐射X 射线成像、电子背散射衍射技术、显微硬度计、拉伸性能测试以及有限元仿真探讨了光纤激光-脉冲MIG 复合焊接2 mm 厚7020-T651铝合金的微观组织与力学特性。结果表明:焊缝、熔合线和母材分别为粗大等轴树枝晶、粗大柱状晶和典型的轧制组织,紧邻熔合线存在一个约100 μm 宽的等轴细晶区;接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强度系数分别为260 MPa、213 MPa、4.8%和0.7;强化元素Zn 的蒸发烧损和再分布以及强化相颗粒变异的综合影响,导致焊缝的硬度值最低(75 HV),约为母材的62.5%,但不是导致接头应力集中的重要原因,焊趾区微小缺口才是导致接头疲劳强度降低的根本原因。 展开更多
关键词 材料 织构演变 元素分布 同步辐射光源 疲劳性能 高速列车
铝合金熔焊微气孔的三维同步辐射X射线成像 被引量:12
16
作者 喻程 圣川 +2 位作者 胡雅楠 张卫华 付亚楠 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期159-168,共10页
基于同步辐射X射线成像技术,对激光复合焊7020-T651铝合金接头内部的微气孔进行了研究,对气孔的体积、圆整度、扁平度及气孔形心至自由表面的距离等三维特征参数进行了统计分析与拟合.结果表明,铝合金熔焊微气孔主要为近球形的冶金型气... 基于同步辐射X射线成像技术,对激光复合焊7020-T651铝合金接头内部的微气孔进行了研究,对气孔的体积、圆整度、扁平度及气孔形心至自由表面的距离等三维特征参数进行了统计分析与拟合.结果表明,铝合金熔焊微气孔主要为近球形的冶金型气孔,圆整度在0.65以上,以焊缝中心近似呈现对称分布,且焊缝上部气孔尺寸较大,热影响区和下部气孔密集且尺寸较小.等效直径在20 mm范围内的气孔,在接头上部和下部的频率分别高达65%和85%,并且100 mm以上的大尺寸气孔较少见.此外,由于熔池的下塌倾向和快速凝固,残留于枝晶网络间液相导致焊缝下部形成垂直于焊缝且层叠分布的形状复杂的热裂纹,少部分气孔之间以及气孔和热裂纹之间存在着连通现象,从而使得下部微气孔的圆整度平均值变小.此外,焊接速率越大,整个接头内部气孔体积分数越小,但对气孔形貌和位置的分布影响并不明显. 展开更多
关键词 激光复合焊 铝合金 气孔 同步辐射X射线成像
铝合金焊缝疲劳开裂的原位同步辐射X射线成像 预览 被引量:3
17
作者 圣川 胡雅楠 +1 位作者 付亚楠 Buffière J Y 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期5-8,共4页
基于第三代高精度同步辐射X射线三维成像技术,开展表面经抛光的铝合金光纤激光-脉冲电弧复合焊接头疲劳裂纹萌生和扩展的原位可视化研究.结果表明,疲劳裂纹均优先从样品(亚或次)表面或角(亚)表面上的焊接气孔处萌生和扩展,并呈现典... 基于第三代高精度同步辐射X射线三维成像技术,开展表面经抛光的铝合金光纤激光-脉冲电弧复合焊接头疲劳裂纹萌生和扩展的原位可视化研究.结果表明,疲劳裂纹均优先从样品(亚或次)表面或角(亚)表面上的焊接气孔处萌生和扩展,并呈现典型的I型表面半椭圆或四分之一椭圆(或圆形)裂纹形貌.一旦裂纹萌生,裂纹在表面的扩展速率低于内部,且存在局部加速和停滞现象,萌生源的特征长度越大,则裂纹萌生和扩展寿命越短,裂纹形貌为高度非线性的空间特征.此外基于经典Newman表面半椭圆形裂纹形貌预测结果与试验基本一致. 展开更多
关键词 同步辐射X射线成像 疲劳裂纹 激光焊接 铝合金 高速列车
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基于ANSYS的MV3车轮焊接变形分析 预览 被引量:1
18
作者 黄清健 圣川 +1 位作者 喻程 罗大兵 《计算机辅助工程》 2014年第3期35-43,49共10页
针对汽车轮辐焊接变形影响车轮精度的问题,用ANSYS仿真分析轮辐焊接变形.采用单丝MAG焊和双丝MAG焊技术,每种焊接方法又分“先外后内焊”和“先内后外焊”2种不同的焊接工艺,得到不同热输入条件下的温度梯度场、等效应力场和焊后结... 针对汽车轮辐焊接变形影响车轮精度的问题,用ANSYS仿真分析轮辐焊接变形.采用单丝MAG焊和双丝MAG焊技术,每种焊接方法又分“先外后内焊”和“先内后外焊”2种不同的焊接工艺,得到不同热输入条件下的温度梯度场、等效应力场和焊后结构变形.分析结果表明:“先内后外焊”工艺优于“先外后内焊”,且单丝MAG焊产生结构变形的最大位移约为双丝MAG焊的2倍,因此采用“先内后外焊”工艺的双丝MAG焊优势明显. 展开更多
关键词 轮辐 焊接变形 单丝MAG焊 双丝MAG焊
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6005 A激光-MIG 复合焊接头组织及力学性能研究 预览 被引量:3
19
作者 李建敏 王春明 +3 位作者 闫飞 胡席远 圣川 张威 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期733-737,共5页
为了研究高强度铝合金的焊接性能,了解激光与金属惰性气体( MIG)之间的相互作用机理,进一步优化焊接工艺参量,采用光纤激光器与MIG复合焊焊机对3mm厚6005A铝合金进行了复合焊接试验研究。结合焊缝形貌、接头的力学性能等,分析了... 为了研究高强度铝合金的焊接性能,了解激光与金属惰性气体( MIG)之间的相互作用机理,进一步优化焊接工艺参量,采用光纤激光器与MIG复合焊焊机对3mm厚6005A铝合金进行了复合焊接试验研究。结合焊缝形貌、接头的力学性能等,分析了工艺参量对焊缝质量的影响规律。结果表明,采用激光-MIG复合焊接6005A,在合适的工艺参量下,可以实现表面成形良好的接头;焊缝中的物相主要由α-Al固溶体和弥散分布在基体中的第二相Mg2 Si组成;焊缝区的显微硬度明显低于热影响区和母材的显微硬度,接头的断裂处发生在焊缝区,这是由于焊接热循环导致焊缝区组织粗化与气孔缺陷所致,接头的断裂形式为韧性断裂,断裂处呈现大量的韧窝,接头的抗拉强度为251.52MPa,可以达到母材的89.19%。焊接质量符合工程需要。 展开更多
关键词 激光技术 激光-金属惰性气体复合焊 铝合金 微观组织 力学性能
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7075铝合金激光-MIG复合焊接接头组织及性能的分析 被引量:5
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作者 常丽艳 宋西平 +1 位作者 李宏良 圣川 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第9期25-28,共4页
对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量... 对激光-MIG复合焊7075铝合金焊接接头的显微组织和显微硬度进行了研究。结果表明,焊缝为树枝晶组织,熔合区为柱状组织,热影响区及母材仍保持了轧制组织形态,并且发现焊缝内存在枝晶偏析,在熔合区和热影响区出现过烧现象,存在大量白色析出相。焊缝区内主要强化元素Zn的含量低于母材。透射电镜进一步观察发现,焊接接头各部分均有大量的沉淀强化相,焊缝和热影响区中的位错密度低于母材。显微硬度测试结果显示,焊缝区和热影响区的硬度低于母材。硬度降低的原因同显微组织、第二相颗粒、合金元素含量、位错密度及晶粒粗化有直接的关系。 展开更多
关键词 7075铝合金 焊接接头 显微组织 显微硬度
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