Page 35 - 无损检测2022年第十二期

“ 2022Evident杯超声检测技术优秀论文评选”活动获奖论文

DOI : 10.11973 / ws j c202212001

基于非线性超声检测的搅拌摩擦焊接头

疲劳寿命评价

周海鹏 1 , 2 , 邢松龄 1 , 2 , 韩赞东 , 王旭东 , 沈旭奎 1
3
1

( 1. 北京轨道交通技术装备集团有限公司, 北京 100160 ;
2. 北京市基础设施投资有限公司博士后科研工作站 / 清华大学机械工程博士后流动站, 北京 100101 ;

3. 清华大学 机械工程系, 北京 100084 )

摘 要:焊接接头疲劳寿命的分析与估算一直是轨道交通车辆设计与制造过程中的难点, 现
有估算方法一般基于有限元仿真进行计算, 估算结果往往得不到有效验证。提出了一种疲劳寿命
的超声检测与评价方法, 对不同疲劳阶段的焊接试件进行了非线性超声检测, 提取了等效非线性系
数用于评价疲劳损伤的累积程度, 根据该参数与疲劳寿命的相关关系构建了基础数据库, 并据此基
于贝叶斯定理评价了搅拌摩擦焊接头的疲劳寿命。该方法具有低成本、 高可靠性等优点, 可望推动
疲劳寿命评价方法的技术发展。

关键词:焊缝疲劳寿命; 非线性超声检测; 搅拌摩擦焊; 疲劳寿命评价

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 12-0001-05

Fati g uelifeevaluationoffrictionstirweldin gj ointsbasedonnonlinearultrasonicins p ection

1
ZHOUHai p en g 1 , 2 , XINGSon g lin g 1 , 2 , HANZandon g 3 , WANGXudon g SHENXukui 1
,

( 1.Bei j in gRailTransitTechnolo gyandE q ui p mentGrou pCo. , Ltd. , Bei j in g100160 , China ;

2.Post-doctoralWorkstationofBei j in g InfrastructureInvestmentCo. , Ltd. / Post-doctoralMobileStationof

MechanicalEn g ineerin g , Tsin g huaUniversit y , Bei j in g100101 , China ;

3.De p artmentofMechanicalEn g ineerin g , Tsin g huaUniversit y , Bei j in g100084 , China )

Abstract : Theanal y sisandestimationforfati g uelifeofweldshavealwa y sbeendifficultinthedesi g nand

manufactureofrailtransitvehicles.Theexistin g estimation methods are g enerall y based onfinite element

simulation , whoseresultsareoftennotvalidatedeffectivel y .Anultrasonicins p ectionandevaluation methodfor

fati g uelifeestimationwasp ro p osed.Nonlinearultrasonicins p ectionwas p erformedonthes p ecimenswithweldsin

differentfati g uesta g es.Ane q uivalentnonlinearcoefficientwasp ro p osedtoevaluatethefati g uedama g e , andthe

relationshi pbetweenthisp arameter andthefati g uelifewasutilizedtoconstructadatabase.Thefati g uelifeofthe

frictionstirweldin gj ointswasevaluatedbasedonthisdatabaseaccordin gtotheBa y esianTheorem.Thismethod

hastheadvanta g esoflowcostandhi g hreliabilit y , andisex p ectedtohel pp romotethetechnicalinnovationof

fati g uelifeevaluationmethods.

Ke ywords : fati g uelifeofweld ; nonlinearultrasonicins p ection ; frictionstirweldin g ; fati g uelifeevaluation
铝合金材料具有比强度大、 加工性能好等优点, 速化设计奠定了基础 [ 1 ] 。搅拌摩擦焊( FSW ) 是一
近年来应用广泛, 为城市轨道交通车辆的轻量化、 高 种适用于铝合金等低熔点合金板材焊接的新型固态
焊接技术, 与传统熔焊焊接工艺相比具有焊接质量
收稿日期: 2022-10-19
易控、 焊接精度高等优点, 已经成为近年来铝合金焊
作者简介: 周海鹏( 1990- ), 男, 博士, 工程师, 主要从事轨道交
接工艺的发展趋势 [ 2 ] 。
通车辆设计、 焊接结构疲劳寿命评估方面的研究工作
焊接接头的疲劳寿命估算是轨道交通车辆疲劳
通信作者: 周海鹏, zhouhai p en g @rtte.cn
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2022 年 第 44 卷 第 12 期
无损检测