含初始缺陷的T型焊接接头应力场和疲劳强度评估开题报告

全文总字数：15571字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 选题背景及意义

由于薄板结构的重量轻，联结方便，而且易于加工和成型，所以被广泛应用在航天工程、海洋航行器和汽车领域。常用的板件焊接工艺有激光焊、钎焊、电弧焊、电阻焊、氩弧焊、等离子焊和电子束焊等。其中激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工等特点，也能进行精确的能量控制，因而可以实现精密微型仪器的焊接，适用于薄板焊接。

但是，薄板与厚板的焊接有着显著的区别。厚板具有可焊性较差、构件焊接残余应力与变形较大和易产生焊缝裂纹等特点；薄板焊接的主要难点是烧穿、焊后变形和焊缝成形不良，其次是容易产生气孔。而薄板焊接过程中使用的薄板面积通常较大，且板较薄，所以焊接过程与厚板有很大不同。在薄板焊接过程中，要把理论实际和焊接经验相结合，否则一不留神就会使薄板本身产生凸起，从而严重影响接下来的施工。在薄板焊接中，变形量的多少决定着焊接工程的成功与否，也决定着施工的质量，因此有效控制薄板焊接变形对于焊接施工有着很重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

由于在薄板中的激光复合焊接会产生非常窄的裂缝，进而引起拐角处的角变形和角错位，从而降低焊接接头的疲劳强度。而目前的对于焊接结构应力场和疲劳评估方法基本上都是基于理想化的焊缝几何形状而言的。本文在综合考虑了焊接时候产生的焊接缺陷和几何非线性，同时从理论上和数值上进行对含初始缺陷的t型焊接接头的疲劳强度评估工作。本文的主要研究内容如下：

(1)通过现有的资料和案例分析激光焊接产生的裂缝所造成的危害，了解该论文研究内容的现实意义。汇总国内外各个学者对于疲劳强度和切口应力分析方法，从而确定在理论上对于焊接裂缝应力场强度和疲劳强度的分析方法，并引出含初始缺陷的t型焊接接头的疲劳强度评估方法。

(2)通过对国内外焊接裂缝的疲劳强度和切口应力法的研究，在厚板公式基础上对薄板开展应力修正和疲劳评估，基于厚板的公式，利用切口应力法对含初始缺陷的t型焊接接头的应力场进行理论上的分析和修正。

3. 研究计划与安排

2020年2月——在进行毕业设计任务分析、资料检索、调研的基础上完成开题报告。

2020年3月——了解并熟悉已有的切口应力方法及规范，并完成英文文献翻译工作。

2020年4月1日-4月15日——进行含初始缺陷的T型焊接接头的应力场进行理论分析和修正。

2020年4月16日-4月30日——用切口应力法评估含缺陷的T型焊接结构的应力场。

2020年5月1日-5月15日——参考典型的T型焊接结构节点的疲劳数据，进行基于名义应力、切口应力的疲劳强度评估。

2020年5月16日-5月31日——编制毕业设计报告书以及所引用英文文献的摘要。

2020年6月——完成毕业设计报告书并准备答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

[1]neye g, heider p. laser beam welding ofmodern al-alloy for the aircraft industry[j]. in: proceedings of the conferenceof eclat'94/dusseldorf: deutscher verband für schweitechnik; 1994. pp. 108–17.

[2]鹿安理，史清宇，赵海燕，等.厚板焊接过程温度场、应力场的三维有限元数值模拟［j］.中国机械工程，2001，12(2)：183-186.