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本论文以301L冷轧不锈钢客车车体为研究对象,研究了车体外墙板与外墙板、外墙板与加强筋的激光焊接,立足现有激光焊接的两个缺陷:(1)搭接非熔透激光焊接结构的塑性较低,断裂位移量小;(2)搭接非熔透激光焊接结构的疲劳断裂主要发生在关键服役部件,即非熔透外墙板,疲劳强度有待加强。设计了2种焊接形式,即正向倾斜激光焊接、反向倾斜激光焊接,每种焊接形式由3种板材组合,通过对这6种板材组合的拉伸试验、疲劳试验、有限元仿真分析,研究了非熔透倾斜激光焊接结构的拉伸性能、断裂塑性、疲劳性能、断裂模式,为优化不锈钢客车激光焊接结构、提高服役性能和安全可靠性提供理论及试验依据。拉伸试验研究表明:1.5mm+1.5mm、2.0mm+2.0mm板材组合的正向倾斜、反向倾斜激光焊接结构的拉伸断裂模式均为沿焊缝界面的剪切断裂,拉伸性能和断裂塑性都有较大的提高,其中又以反向倾斜结构的拉伸性能最优;0.8mm+2.0mm板材组合两种焊接形式的拉伸断裂模式为内板断裂,没有利用到焊缝形式改变带来的优势,拉伸性能没有得到改善。疲劳试验研究表明:1.5mm+1.5mm、2.0mm+2.0mm板材组合的正向倾斜、反向倾斜激光焊接结构的疲劳断裂模式为沿外板加载端断裂,疲劳强度大于垂直激光焊接结构,其中正向倾斜焊接结构的疲劳性能增强的最明显,工程上可以应用;0.8mm+2.0mm板材组合两种焊接形式的断裂模式为沿外板加载端断裂,正向倾斜焊接结构疲劳性能有所增强,反向倾斜焊缝疲劳性能跟垂直激光焊接相差不大,工程可行性有待进一步研究。有限元分析表明:危险区域集中在外板加载端靠近焊缝处和焊缝右端靠近内板加载端处,疲劳裂纹从这两处萌生,X轴方向的剪切应力小于Y轴方向的应力,致使萌生的裂纹不断向板厚方向扩展;应力强度因子分析显示,在裂纹扩展过程中,正向倾斜焊缝结构应力强度因子最小,裂纹扩展最慢,垂直焊缝结构裂纹扩展最快,以致于倾斜焊缝结构的疲劳寿命更长,疲劳强度更高,结构更优。