铝合金MIG焊缝断裂失效表征及数值模拟
发布时间：2021-04-28 08:05
MIG焊接广泛应用于新能源汽车铝合金车身连接,焊接接头往往是车身拼焊结构的薄弱环节。焊接热输入导致焊缝复杂的组织成分和与母材迥异的力学性能。考虑焊缝力学性能是车身及零部件CAE模拟准确的关键。本文以Al6061-T6与MIG焊接接头为研究对象,运用试验技术和有限元仿真的研究方法,紧紧围绕金属材料断裂理论与失效模型、铝合金母材力学性能、铝合金力学本构模型构建、铝合金MIG焊缝力学性能、铝合金MIG焊缝参数反求与数值模拟等方面开展大量研究工作。在介绍金属材料断裂特点的基础上,分析了焊接结构脆性断裂的特征与原因。剖析了经典失效准则对断裂问题的解释,分析了它们的优缺点。阐述了常应变失效准则的理论内容、应用途径和局限性。详细介绍了GISSMO、GTN和Johnson-Cook三种力学本构和失效模型,分析了它们的本构方程、失效公式和对失效过程的表征方式。此外,介绍了三种失效模型在有限元模拟软件中的应用。开展了铝合金母材的不同取样方向下的单向拉伸试验,研究铝合金的应变硬化、各向异性和应变率效应。基于改进的J-C模型对铝合金母材的本构方程进行了拟合,并比较了与原始J-C模型的精度。本文构建的铝合金母材...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 铝合金材料在车身结构上的应用现状
1.2.1 铝合金用于车身结构的要求与分类
1.2.2 铝合金焊接在车身结构连接上的应用现状
1.3 铝合金车身结构MIG焊接断裂失效研究现状
1.3.1 铝合金MIG焊工艺特性研究与分析
1.3.2 铝合金MIG焊缝组织与力学性能探究
1.3.3 铝合金MIG焊缝参数获取与力学模型构建
1.3.4 铝合金MIG拼焊式薄壁结构变形行为预测与分析
1.4 本文研究内容
第二章 金属材料断裂理论与失效模型
2.1 金属材料断裂理论
2.1.1 脆性断裂与韧性断裂
2.1.2 经典失效准则
2.1.3 常应变失效准则
2.1.4 应力三轴度
2.2 金属材料失效模型
2.2.1 有效应变失效模型
2.2.2 GISSMO模型
2.2.3 GTN模型
2.2.4 Johnson-Cook模型
2.3 本章小结
第三章 铝合金型材6061-T6 力学性能与本构模型构建
3.1 铝合金单向拉伸试验
3.1.1 试验设备及试验方法
3.1.2 试验结果
3.2 铝合金本构关系构建
3.2.1 基于原始J-C模型的本构方程拟合
3.2.2 改进J-C模型
3.2.3 拟合精度对比
3.3 本章小结
第四章 铝合金MIG焊缝力学性能与断裂失效表征
4.1 CMT工艺特点简介
4.2 铝合金MIG焊接件的制备
4.2.1 试验设备及试验方法
4.2.2 焊接热变形和调控方法
4.3 铝合金MIG焊缝的显微硬度和焊接接头分区
4.3.1 试验设备和试验方法
4.3.2 铝合金MIG焊接接头的显微硬度
4.3.3 铝合金MIG焊接接头分区
4.4 铝合金MIG焊缝断裂失效表征
4.4.1 铝合金MIG焊接接头的连接效率
4.4.2 铝合金MIG焊接接头特殊试样DIC拉伸试验
4.5 本章小结
第五章 铝合金MIG焊缝参数反求与断裂失效数值模拟
5.1 LS-OPT简介
5.1.1 用户图形界面
5.1.2 优化策略和优化算法
5.2 铝合金MIG焊缝断裂失效仿真模型构建
5.3 铝合金MIG焊缝断裂失效仿真模型的参数反求
5.3.1 参数反求的原理
5.3.2 参数反求的过程
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参研项目及学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年中国汽车市场发展回顾及2020年展望[J]. 刘春辉. 汽车与配件. 2020(04)
[2]2015年、2020年、2025年，我国新能源汽车产业的关键时间点[J]. 陈琦. 汽车与配件. 2020(04)
[3]铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊接接头组织与性能分析[J]. 董晓晶,李桓,杨立军,梁裕. 焊接学报. 2019(11)
[4]Q235B钢材考虑应力三轴度和Lode参数影响的断裂模型[J]. 黄学伟,赵威,赵军,王志. 应用基础与工程科学学报. 2019(05)
[5]基于Gissmo失效模型的6016铝合金板材断裂行为研究及应用[J]. 梁宾,赵岩,赵清江,范体强,李阳. 机械工程学报. 2019(18)
[6]焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响[J]. 卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰,卢川. 交通运输工程学报. 2019(04)
[7]6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺[J]. 王伟,王浩,陈辉,朱宗涛. 焊接学报. 2019(07)
[8]A356/6005A异种铝合金脉冲MIG焊接接头的组织和力学性能研究[J]. 胡光山,沈长海,刘慧军,程云,张明珠,张毅. 热加工工艺. 2019(13)
[9]基于弹性模量变化的7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接残余应力测试[J]. 甘世明,韩永全,陈芙蓉,李小飞. 焊接学报. 2019(05)
[10]2219铝合金激光驱动GMAW熔滴过渡行为[J]. 贾亚洲,肖珺,陈树君,温涛. 焊接学报. 2019(03)
博士论文
[1]铝合金双脉冲MIG焊接过程中焊缝组织和性能研究[D]. 易杰.湖南大学 2015
[2]车用铝合金焊接接头及基本单元件的大变形力学行为研究[D]. 乔及森.兰州理工大学 2007
硕士论文
[1]铝合金焊接件在热带海洋大气环境中的腐蚀行为[D]. 朱威.江苏科技大学 2019
[2]汽车用6063-T6铝合金MIG焊接数值模拟及组织性能研究[D]. 向瀚林.湘潭大学 2019
[3]铝合金预热焊丝MIG焊工艺特性研究[D]. 郭帆.哈尔滨工业大学 2019
[4]城轨列车铝合金车体焊接变形与接头疲劳的仿真研究[D]. 张晗.大连交通大学 2018
[5]高速列车车体抗疲劳性能研究[D]. 张凤梅.大连交通大学 2018
[6]轨道交通车辆用铝合金焊接接头超高周疲劳性能试验研究[D]. 张伟.西南交通大学 2018
[7]高速列车用7B05-T5铝合金焊接接头裂纹扩展行为研究[D]. 沈林.西南交通大学 2018
[8]复杂铝合金薄板结构车体焊接变形机理研究[D]. 高旭.山东大学 2018
[9]铝合金焊接结构变形断裂行为及吸能特性研究[D]. 杜鹏.湖南大学 2018
[10]轨道客车常用铝合金5083、6082 MIG焊接工艺研究[D]. 乔建毅.吉林大学 2017
本文编号：3165132
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 铝合金材料在车身结构上的应用现状
1.2.1 铝合金用于车身结构的要求与分类
1.2.2 铝合金焊接在车身结构连接上的应用现状
1.3 铝合金车身结构MIG焊接断裂失效研究现状
1.3.1 铝合金MIG焊工艺特性研究与分析
1.3.2 铝合金MIG焊缝组织与力学性能探究
1.3.3 铝合金MIG焊缝参数获取与力学模型构建
1.3.4 铝合金MIG拼焊式薄壁结构变形行为预测与分析
1.4 本文研究内容
第二章 金属材料断裂理论与失效模型
2.1 金属材料断裂理论
2.1.1 脆性断裂与韧性断裂
2.1.2 经典失效准则
2.1.3 常应变失效准则
2.1.4 应力三轴度
2.2 金属材料失效模型
2.2.1 有效应变失效模型
2.2.2 GISSMO模型
2.2.3 GTN模型
2.2.4 Johnson-Cook模型
2.3 本章小结
第三章 铝合金型材6061-T6 力学性能与本构模型构建
3.1 铝合金单向拉伸试验
3.1.1 试验设备及试验方法
3.1.2 试验结果
3.2 铝合金本构关系构建
3.2.1 基于原始J-C模型的本构方程拟合
3.2.2 改进J-C模型
3.2.3 拟合精度对比
3.3 本章小结
第四章 铝合金MIG焊缝力学性能与断裂失效表征
4.1 CMT工艺特点简介
4.2 铝合金MIG焊接件的制备
4.2.1 试验设备及试验方法
4.2.2 焊接热变形和调控方法
4.3 铝合金MIG焊缝的显微硬度和焊接接头分区
4.3.1 试验设备和试验方法
4.3.2 铝合金MIG焊接接头的显微硬度
4.3.3 铝合金MIG焊接接头分区
4.4 铝合金MIG焊缝断裂失效表征
4.4.1 铝合金MIG焊接接头的连接效率
4.4.2 铝合金MIG焊接接头特殊试样DIC拉伸试验
4.5 本章小结
第五章 铝合金MIG焊缝参数反求与断裂失效数值模拟
5.1 LS-OPT简介
5.1.1 用户图形界面
5.1.2 优化策略和优化算法
5.2 铝合金MIG焊缝断裂失效仿真模型构建
5.3 铝合金MIG焊缝断裂失效仿真模型的参数反求
5.3.1 参数反求的原理
5.3.2 参数反求的过程
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参研项目及学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年中国汽车市场发展回顾及2020年展望[J]. 刘春辉. 汽车与配件. 2020(04)
[2]2015年、2020年、2025年，我国新能源汽车产业的关键时间点[J]. 陈琦. 汽车与配件. 2020(04)
[3]铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊接接头组织与性能分析[J]. 董晓晶,李桓,杨立军,梁裕. 焊接学报. 2019(11)
[4]Q235B钢材考虑应力三轴度和Lode参数影响的断裂模型[J]. 黄学伟,赵威,赵军,王志. 应用基础与工程科学学报. 2019(05)
[5]基于Gissmo失效模型的6016铝合金板材断裂行为研究及应用[J]. 梁宾,赵岩,赵清江,范体强,李阳. 机械工程学报. 2019(18)
[6]焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响[J]. 卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰,卢川. 交通运输工程学报. 2019(04)
[7]6N01S-T5铝合金高速激光-MIG复合焊接工艺[J]. 王伟,王浩,陈辉,朱宗涛. 焊接学报. 2019(07)
[8]A356/6005A异种铝合金脉冲MIG焊接接头的组织和力学性能研究[J]. 胡光山,沈长海,刘慧军,程云,张明珠,张毅. 热加工工艺. 2019(13)
[9]基于弹性模量变化的7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接残余应力测试[J]. 甘世明,韩永全,陈芙蓉,李小飞. 焊接学报. 2019(05)
[10]2219铝合金激光驱动GMAW熔滴过渡行为[J]. 贾亚洲,肖珺,陈树君,温涛. 焊接学报. 2019(03)
博士论文
[1]铝合金双脉冲MIG焊接过程中焊缝组织和性能研究[D]. 易杰.湖南大学 2015
[2]车用铝合金焊接接头及基本单元件的大变形力学行为研究[D]. 乔及森.兰州理工大学 2007
硕士论文
[1]铝合金焊接件在热带海洋大气环境中的腐蚀行为[D]. 朱威.江苏科技大学 2019
[2]汽车用6063-T6铝合金MIG焊接数值模拟及组织性能研究[D]. 向瀚林.湘潭大学 2019
[3]铝合金预热焊丝MIG焊工艺特性研究[D]. 郭帆.哈尔滨工业大学 2019
[4]城轨列车铝合金车体焊接变形与接头疲劳的仿真研究[D]. 张晗.大连交通大学 2018
[5]高速列车车体抗疲劳性能研究[D]. 张凤梅.大连交通大学 2018
[6]轨道交通车辆用铝合金焊接接头超高周疲劳性能试验研究[D]. 张伟.西南交通大学 2018
[7]高速列车用7B05-T5铝合金焊接接头裂纹扩展行为研究[D]. 沈林.西南交通大学 2018
[8]复杂铝合金薄板结构车体焊接变形机理研究[D]. 高旭.山东大学 2018
[9]铝合金焊接结构变形断裂行为及吸能特性研究[D]. 杜鹏.湖南大学 2018
[10]轨道客车常用铝合金5083、6082 MIG焊接工艺研究[D]. 乔建毅.吉林大学 2017
本文编号：3165132
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