孔状缺陷对铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展路径及寿命的影响

摘要

为了研究孔状缺陷对焊接结构中疲劳裂纹扩展及寿命的影响，以6061铝合金为研究对象，基于NASGRO模型，利用ABAQUS和FRANC3D进行联合仿真，经试验验证结果可信，计算了不同孔径、横向距离、纵向距离时CT试样的疲劳寿命和裂纹偏转角度.计算结果表明：由于孔的存在，裂纹扩展时K_Ⅱ显著增加，在裂纹扩展过程中Ⅱ型裂纹扩展发挥了更大的作用；当孔位于裂纹扩展路径附近时，孔边缘会有比较大的应力集中，从而吸引裂纹向孔的方向偏转；当孔径较小时可以起到一定的延寿作用，但随着孔径的增加疲劳寿命快速下降，孔径为4 mm时疲劳寿命最大减少33%,裂纹最大偏转角48°;随着纵向距离的减少疲劳寿命不断减少，纵向距离为4 mm时疲劳寿命减少53%,裂纹最大偏转角44°;随着横向距离的减少疲劳寿命不断减少，但横向距离的影响相对较小，横向距离为6 mm时疲劳寿命最大减少20%,裂纹最大偏转角39.6°.

关键词

孔状缺陷 / 铝合金焊接接头 / 数值模拟 / 疲劳裂纹扩展 / 疲劳寿命