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A7N01铝合金具备优良的挤压性能和焊接性能,因而被广泛地用于高速列车零部件。由于焊接工艺的局限性,A7N01铝合金经焊接后,其接头处普遍存在焊接缺陷,致使产生残余应力。又由于在列车行驶过程中,车体会承受复杂的循环交变载荷作用,故焊接接头比较容易萌生裂纹。为了提高A7N01铝合金焊接件的抗疲劳强度,延长其寿命周期以及指导其焊接工艺,开展对其接头裂纹的扩展行为研究是很有意义的。本文应用有限元数值模拟技术,以A7N01铝合金板及其焊接接头为研究对象,重点分析在不同应力比和不同加载角度条件下,接头裂纹扩展速率和扩展路径的变化特性。主要的研究内容及成果为:以含单边穿透Ⅰ型裂纹的有限宽板为研究对象,讨论Ⅰ型应力强度因子的节点位移外推方法,得到用节点位移表示的应力强度因子。再以A7N01铝合金板材为研究对象,用有限元软件ABAQUS对其Ⅰ型裂纹进行数值分析,讨论应力比R对其应力强度因子KⅠ的影响。在同一裂纹尺寸比a/W条件下,KⅠ随着R的增加而增大;在同一应力比R条件下,KⅠ随着a/W的增加而增大。应力强度因子增幅变化为:在不同应力比条件下,当a/W≤0.6时,应力强度因子增幅几乎保持一致;当a/W>0.6时,应力强度因子增幅显著提高,且应力比越大增幅越大。基于疲劳裂纹近门槛值区扩展理论,使用ABAQUS模拟A7N01铝合金板对接焊,获取垂直于焊缝方向分布的应力场及温度场,并且将其设置为接头裂纹扩展模拟时的预定义场,之后模拟接头裂纹的扩展并讨论应力比R对接头裂纹近门槛值区拐点的影响。拐点所对应的应力强度因子幅值ΔKt随R的增大而减小,且当R大于0.5时,ΔKt变化不大,并且拟合分析出ΔKt关于R的表达式。拐点前后拟合直线的斜率k随R的变化情况:在L1区,k1随R的变化较明显,且随R的增大而减小;在L2区,k2随R变化不大。基于最大周向应力准则,应用ABAQUS模拟在不同加载角度条件下的A7N01铝合金焊接接头裂纹的扩展路径,进而着重分析在Ⅰ-Ⅱ复合加载下,当接头裂纹扩展到母材与焊缝之间的界面时,加载角度α对裂纹启裂角度θ的影响。当α=30°时,启裂角θ约为0°,裂纹沿着界面方向扩展;当α=45°时,启裂角约为30°,裂纹穿过界面进入母材;当α=60°时,启裂角约为41°,裂纹穿过界面进入母材。