7075铝合金搅拌摩擦焊接头变幅疲劳损伤及寿命预测研究的任务书.docx

7075铝合金搅拌摩擦焊接头变幅疲劳损伤及寿命预测研究的任务书
任务书
题目：7075铝合金搅拌摩擦焊接头变幅疲劳损伤及寿命预测研究
一、研究背景
7075铝合金是高强度、高韧性、耐腐蚀性和好加工性的铝合金之一，广泛应用于航空、国防、汽车、高速列车等领域。焊接是7075铝合金加工工艺之一，其中摩擦焊是一种新型的固态焊接技术，具有节能、环保、良好的焊接质量等优点，广泛应用于铝合金焊接领域。
然而，摩擦焊接存在着焊接时间短、焊接板材受热影响区小、焊缝无法进行非损伤检测等限制因素。同时，焊接接头在使用过程中会遭受外部载荷的作用，从而引起接头的疲劳损伤。研究7075铝合金搅拌摩擦焊接头的变幅疲劳损伤及寿命预测，对于摩擦焊接工艺的应用和提高7075铝合金焊接接头的安全性能具有重要的意义。
二、研究内容
1.对7075铝合金搅拌摩擦焊接头进行焊缝形貌及显微组织分析，研究焊接过程中焊接区域的变化特点。
2.搭建变幅疲劳试验台，设计试验方案，对7075铝合金摩擦焊接头进行变幅疲劳试验，获得变幅疲劳寿命数据。
3.运用有限元分析软件，建立7075铝合金搅拌摩擦焊接头的有限元模型，模拟不同载荷下焊接接头的应力变形状态。
4.基于应力循环幅值和寿命曲线的原理，结合试验数据，进行7075铝合金搅拌摩擦焊接头的寿命预测。
5.分析焊接接头的疲劳损伤形式及破坏机制，并对接头的结构设计进行优化提出建议。
三、研究意义
本研究对于深入了解7075铝合金搅拌摩擦焊接头的焊接变形特点和疲劳损伤机制，对于优化铝合金焊接接头设计、提高接头的安全性能有着重要的意义。同时，研究过程中还可以对于摩擦焊的应用进行探索和发展，推动摩擦焊技术的应用和发展。
四、研究方案
1.研究方法
（1）焊缝形貌及显微组织分析方法
采用金相显微镜观察和分析焊接接头的微观结构及物理性质。
（2）变幅疲劳试验
采用旋转梯形载荷波形对焊接接头进行变幅疲劳试验，并记录接头的变幅疲劳寿命。
（3）有限元模拟
基于ANSYS软件进行焊接接头的有限元建模，并模拟不同载荷下的应力变形状态。
（4）寿命预测
运用应力幅值和寿命曲线原理，结合试验数据进行模型建立和7075铝合金搅拌摩擦焊接头的寿命预测。
2.试验设备和材料
试验设备：万能材料试验机、金相显微镜、摩擦焊接机、焊接验收仪等。
试验材料：7075铝合金焊条、7075铝合金薄板。
3.研究进度安排
第一年：搭建变幅疲劳试验台，进行7075铝合金摩擦焊接头的变幅疲劳试验。
第二年：进行金相显微镜分析及有限元模拟分析。
第三年：分析疲劳损伤形式及破坏机制，并对接头的结构设计进行优化提出建议。
五、预期成果
（1）获得7075铝合金搅拌摩擦焊接头的变幅疲劳寿命。
（2）研究7075铝合金搅拌摩擦焊接头的结构特点及疲劳损伤形式和机制。
（3）提出接头结构设计优化的建议。
（4）推动摩擦焊技术的应用和发展。
六、参考文献
[1]An,Q.F.,&Feng,J.C.(2018).Effectsofstirzoneandheat-affectedzonemicrostructuresonthetensileandfatiguepropertiesofAl7075-T6aluminumalloyfrictionstirwelds.MaterialsandDesign,160,240-249.
[2]Han,Y.,Li,X.,Lei,J.P.,Guo,L.,&Zhu,Y.Q.(2020).InfluenceofweldingprocessparametersonfatiguepropertiesofAl7075-T6frictionstirspotweldedjoints.TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,30(10),2221-2232.
[3]Wang,X.X.,Gao,Q.,Wang,Y.H.,Zhang,Y.F.,&Zhou,H.T.(2019).Microstructureevolutionandfatiguepropertiesof7075aluminumalloyfrictionstirweldingjoint.TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,103(5-8),2917-2929.