基于自加熱方法的快速疲勞性能測定

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基于自加熱方法的快速疲勞性能測定

汽車工業中，焊接結構高周疲勞（HCF）性能鑒定是一個需要優先考慮的問題。例如，對于汽車前后軸總長數米的縫焊焊接，這種焊接需要實現部件高安全性以確保乘員安全，但也需要精益設計減少生產成本、減輕車身質量、改善燃油經濟性。因此，這些疲勞的結構性能必須仔細控制。焊接裝配高周疲勞性能鑒定通常基于經典方法的微小結構疲勞性能鑒定，例如應用循環載荷結構直到失效或者完成200萬次循環。自加熱方法為縮短測試周期和減少所需樣本數提供了可能。

汽車工業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行數日的試驗才能完成。自加熱方法為縮短測試周期提供了可能，包括測量循環載荷下結構的溫度（與疲勞性能相關聯），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。假設只有自加熱和熱彈性現象可以引起溫度變化，那么自加熱的溫度可以從試驗數據中獲得。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象，相當于一個集中熱源。這個熱源由是否符合模型試驗結果來鑒定，外部負荷下的溫度變化被用來鑒定焊接部件耐久極限。結果證明，自加熱方法與經典疲勞測試結果一致。

利用自加熱方法確定焊接接點結構的疲勞性能。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部耗散到焊接接點的熱源，得到了自加熱曲線，重新獲得了樣件疲勞極限，與傳統的疲勞測試結果一致。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2013年第66期

作者：Pierrick Florin et al

編譯：鮑闞