TA1純鈦與1420鋁鋰合金異質(zhì)薄板自沖鉚接微動(dòng)疲勞特性

張先煉,何曉聰,邢保英,曾 凱

(昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,昆明 650500)

工業(yè)純鈦具有低密度、高比強(qiáng)度、強(qiáng)耐腐蝕性以及高溫力學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、航海、石油、核能等領(lǐng)域[1-2]。鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能以及卓越的超塑成型性能等特點(diǎn)，并且用鋁鋰合金替代常規(guī)鋁合金，可使構(gòu)件質(zhì)量減輕15%，剛度提高15%～20%，被認(rèn)為是21世紀(jì)航空航天工業(yè)最理想的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料[3-4]。目前，我國(guó)航空航天領(lǐng)域極其注重鈦材和鋁鋰合金及其制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，但對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效連接，尤其是異質(zhì)薄板組合的連接仍是亟待解決的難題。采用傳統(tǒng)焊接很難甚至不能對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效連接，且焊接過程對(duì)氣體保護(hù)要求極高，而采用傳統(tǒng)鉚接能夠?qū)崿F(xiàn)連接，但工藝復(fù)雜不利于自動(dòng)化。近年來快速興起的自沖鉚接技術(shù)(self-piercing riveting,SPR)，是一種快速機(jī)械冷成型工藝，連接過程主要依靠上下板材及鉚釘?shù)乃苄源笞冃魏突貜椝纬傻臋C(jī)械內(nèi)鎖來實(shí)現(xiàn)對(duì)同質(zhì)或異質(zhì)薄板材料的連接[5]；相較傳統(tǒng)連接技術(shù)，它具有諸如工藝簡(jiǎn)單、連接速度快、接頭強(qiáng)度高以及綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，是一種迄今極具潛力的航空材料連接技術(shù)，因而得以成為解決上述難題的一條可行途徑。

針對(duì)自沖鉚接技術(shù)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者完成了大量的研究工作，Xie等[6]研究了薄壁鋼結(jié)構(gòu)的自沖鉚接工藝，并提出了一種具有一定合理性和可靠性的抗剪強(qiáng)度質(zhì)量演化標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。Choi等[7]在混合加載模式下從不同的加載角度測(cè)試了鋁合金自沖鉚十字接頭的靜力學(xué)和疲勞強(qiáng)度，并提出等效應(yīng)力強(qiáng)度因子能夠有效預(yù)測(cè)自沖鉚接頭超過105循環(huán)周期的疲勞壽命。Liu等[8]研究了鋁合金薄板中的泡沫金屬夾層結(jié)構(gòu)自沖鉚接工藝，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)夾層為泡沫鎳的接頭具有較好的力學(xué)性能，破壞形式主要為下板與鉚釘分離。Rao等[9]研究了CFRP-AA6111單搭剪切和十字搭接自沖鉚接頭的疲勞性能，并建立了一種控制曲線來預(yù)測(cè)兩種類型接頭的疲勞壽命。Calabrese等[10-11]通過對(duì)鋼鋁異質(zhì)自沖鉚接頭進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的鹽霧實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腐蝕退化現(xiàn)象明顯影響接頭性能及失效機(jī)理，且接頭搭接方式對(duì)于腐蝕作用強(qiáng)弱是一關(guān)鍵因素；他還提出了一種可預(yù)測(cè)接頭失效模式的理論模型。然而就自沖鉚接微動(dòng)疲勞特性方面的研究仍鮮見報(bào)道。

本工作以研究工業(yè)純鈦與鋁鋰合金異質(zhì)薄板組合自沖鉚接頭的微動(dòng)疲勞特性為目的，從異質(zhì)薄板組合的自沖鉚接工藝出發(fā)，以拉伸-剪切實(shí)驗(yàn)和疲勞實(shí)驗(yàn)為途徑對(duì)比不同工藝接頭的疲勞性能，進(jìn)一步采用微觀檢測(cè)手段探究各組接頭的微動(dòng)疲勞特性。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

選用TA1工業(yè)純鈦(TA1)與1420鋁鋰合金(AL1420)薄板作為實(shí)驗(yàn)材料，薄板尺寸均為110mm×20mm×1.5mm,在MTS電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，引伸計(jì)標(biāo)距為20mm，獲得板材性能參數(shù)如表1所示。自沖鉚接實(shí)驗(yàn)在RIVSET VARIO-FC (MTF)型自沖鉚接設(shè)備上進(jìn)行，鉚釘材料參數(shù)：彈性模量189GPa，泊松比0.3，抗壓強(qiáng)度1720MPa，屈服強(qiáng)度1520MPa，伸長(zhǎng)率22%，分為H4(≥(44±2)HRC)和H6(≥(48±2)HRC)兩種硬度規(guī)格。自沖鉚接工具如圖1所示。

表1 板材性能參數(shù)Table 1 Property parameters of sheet materials

圖1 鉚接工具示意圖 (a)6mm鉚釘;(b)沖頭;(c)凹槽平模Fig.1 Schematic diagram of SPR tools (a)rivet with the length of 6mm;(b)punch;(c)die with a groove

自沖鉚接實(shí)驗(yàn)的接頭截面如圖2所示，可見采用H4鉚釘鉚接TA1(上板)/AL1420(下板)和AL1420(上板)/TA1(下板)兩種板材搭接形式時(shí)，鉚釘均出現(xiàn)不同程度的鐓粗現(xiàn)象，但能實(shí)現(xiàn)對(duì)板材組合的有效連接；采用H6鉚釘鉚接兩種板材組合時(shí)，鉚釘鐓粗現(xiàn)象減輕，但AL1420/TA1的板材組合已被鉚釘刺穿下板，鉚釘張開度較差。因此采用H4鉚釘鉚接TA1/AL1420(TAF)和AL1420/TA1(ATF)的板材組合；采用H6鉚釘鉚接TA1/AL1420(TAS)的板材組合；并以20mm搭接長(zhǎng)度分別制備TAF，ATF和TAS 3組接頭。

拉伸-剪切實(shí)驗(yàn)在MTS landmark100型電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。具體方法如下：(1)在試件兩端加持25mm×20mm×1.5mm的墊片，以減小試樣受力不對(duì)中而導(dǎo)致的影響；(2)拉伸速率設(shè)定為5mm/min，分別對(duì)各組接頭進(jìn)行10次重復(fù)性拉伸-剪切實(shí)驗(yàn)，獲得3組異質(zhì)薄板自沖鉚接頭的抗剪載荷：TAF接頭5.68kN，ATF接頭4.88kN，TAS接頭6.10kN。

圖2 SPR接頭截面 (a)采用H4鉚釘?shù)腡A1/AL1420;(b)采用H4鉚釘?shù)腁L1420/TA1;(c)采用H6鉚釘?shù)腡A1/AL1420;(d)采用H6鉚釘?shù)腁L1420/TA1Fig.2 Cross sections of SPR joints (a)TA1/AL1420 using rivet H4;(b)AL1420/TA1 using rivet H4;(c)TA1/AL1420 using rivet H6;(d)AL1420/TA1 using rivet H6

高周疲勞實(shí)驗(yàn)在MTS Landmark 100型電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。采用3～5級(jí)載荷水平下的常規(guī)成組疲勞實(shí)驗(yàn)來測(cè)定3組接頭的疲勞壽命，且每級(jí)載荷水平下測(cè)試3個(gè)自沖鉚接頭試樣。實(shí)驗(yàn)過程中，在試樣兩端分別加持尺寸為25mm×20mm×1.5mm的墊片，以減小試樣受力不對(duì)中而導(dǎo)致的影響，且試樣被夾持長(zhǎng)度為25mm，如圖3所示。同時(shí)，在單向拉-拉疲勞模式下對(duì)試樣施加正弦波形載荷，載荷比R=0.1，加載頻率f=10Hz；將疲勞循環(huán)次數(shù)超過2×106或試樣出現(xiàn)明顯裂紋作為失效判據(jù)。3組異質(zhì)薄板自沖鉚接頭的疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，其中S表示下板斷裂失效，R表示鉚釘斷裂失效。

圖3 疲勞實(shí)驗(yàn)試樣Fig.3 Specimen for the fatigue test

2 結(jié)果與分析

2.1 疲勞性能

對(duì)于自沖鉚接頭，通常采用載荷水平代替應(yīng)力水平，以F-N曲線來反映自沖鉚接頭的疲勞性能?；谌齾?shù)經(jīng)驗(yàn)公式:N(S-S0)β=α，采用S-N曲線擬合法[12]擬合3組異質(zhì)薄板自沖鉚接頭的F-N曲線，運(yùn)用MATLAB 2014b編程計(jì)算并擬合各組自沖鉚接頭的F-N曲線方程如下：

TAF：lgN=5.08-2.16lg(F-0.63)

(1)

ATF：lgN=6.57-4.33lgF

(2)

TAS：lgN=6.06-3.34lgF

(3)

此外，通過計(jì)算線性相關(guān)系數(shù)(r)來反映各變量間線性關(guān)系的緊密程度，3條擬合曲線的線性相關(guān)系數(shù)(r)依次為-0.9987，-0.9931，-0.9904，可見緊密程度極高。

3組異質(zhì)薄板自沖鉚接頭的F-N曲線如圖4所示，可見TAS接頭與ATF接頭的F-N曲線在左上角存在交點(diǎn)，與TAF接頭的F-N曲線在右下角存在交點(diǎn)，兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為(4.34, 3.27)和(6.12, 0.96)。由此可知，當(dāng)疲勞載荷高于3.27kN時(shí)，TAS接頭的疲勞性能最優(yōu)，ATF接頭次之，TAF接頭最差；當(dāng)疲勞載荷在0.96～3.27kN之間時(shí)，ATF接頭的疲勞性能最優(yōu)，TAS接頭次之；而當(dāng)疲勞載荷低于0.96kN時(shí)，TAS接頭的疲勞性能最差，ATF接頭最優(yōu)。從擬合曲線的整體變化趨勢(shì)看：在高載荷區(qū)，ATF和TAS接頭的疲勞性能相差不大，且明顯優(yōu)于TAF接頭；在中載荷區(qū)，擬合曲線分布均勻，始終呈現(xiàn)出ATF接頭最優(yōu)、TAS接頭次之、TAF接頭最差的疲勞性能情況；在低載荷區(qū)，TAF接頭的擬合曲線特殊，其在疲勞循環(huán)次數(shù)約為106時(shí)與TAS接頭的疲勞性能幾乎相同，而在疲勞循環(huán)次數(shù)約為107時(shí)接近于ATF接頭的疲勞性能。在自沖鉚接頭的研究中通常將疲勞循環(huán)2×106次以上的載荷作為該接頭的疲勞強(qiáng)度[13-14]，因此可認(rèn)為，在低載荷作用下，ATF接頭的疲勞強(qiáng)度明顯大于TAF和TAS接頭，而后兩者的疲勞強(qiáng)度相差不大。同時(shí)結(jié)合表2中疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在疲勞載荷相差不大的條件下，ATF接頭的疲勞循環(huán)數(shù)據(jù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這與擬合曲線圖呈現(xiàn)的結(jié)果基本一致。

表2 各組接頭疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Fatigue data of different joints

圖4 異質(zhì)自沖鉚接頭F-N曲線Fig.4 F-N curves of SPR joints in dissimilar sheets

2.2 微動(dòng)機(jī)理

由相關(guān)文獻(xiàn)可知[14]，自沖鉚接頭的微動(dòng)磨損主要發(fā)生在A區(qū)，上板上表面與鉚釘頭接觸區(qū)域；B區(qū)，兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域；C區(qū)，下板與鉚釘腳尖外表面接觸區(qū)域，如圖5所示。借助Inspect S50高真空掃描電子顯微鏡(SEM)與X射線能譜儀(EDS)的配套檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行自沖鉚接微動(dòng)分析。

圖5 自沖鉚接頭微動(dòng)區(qū)域示意圖Fig.5 Schematic diagram of fretting positions of SPR joints

由表2可知，TAF和TAS接頭的失效模式為下板斷裂失效，ATF接頭在高載荷水平下主要為鉚釘斷裂失效，而在中低載荷水平下以下板斷裂失效為主。各組接頭的典型失效試樣如圖6所示，觀察各接頭的宏觀斷口可見，鉚釘斷口和下板斷口附近區(qū)域均存在著清晰的黑色氧化物質(zhì)和磨損痕跡。

2.2.1 TAF接頭

TAF接頭因下板斷裂失效試樣的鉚釘腳尖外表面與下板1420接觸區(qū)域的微動(dòng)情況如圖7(a)所示，可見該區(qū)域存在大量的黑色氧化物質(zhì)。對(duì)其中Position 1進(jìn)行元素分析，結(jié)果見圖7(b)，可知黑色氧化物質(zhì)中存在O，Al，F(xiàn)e，Sn和Zn等元素，Al來自下板AL1420，F(xiàn)e，Zn和Sn元素則來自鉚釘及其表面鍍層，可知鉚釘腳尖外表面與下板AL1420之間發(fā)生了劇烈的微動(dòng)磨損現(xiàn)象，導(dǎo)致二者表層元素脫落，與空氣接觸經(jīng)過氧化最終呈現(xiàn)為黑色氧化物質(zhì)。下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域的微動(dòng)情況如圖7(c)所示，圖7(d)為其中Position 2的能譜圖，可見該區(qū)域的黑色物質(zhì)中包含O，Al，F(xiàn)e和Zn等元素，同樣來自于下板AL1420與鉚釘及其鍍層。由此可知，TAF接頭的疲勞失效始于下板與鉚釘接觸區(qū)域發(fā)生的劇烈微動(dòng)磨損，其導(dǎo)致疲勞裂紋萌生于下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域，并沿下板突起輪廓進(jìn)行擴(kuò)展，直至下板完全斷裂。

圖6 異質(zhì)接頭疲勞失效試樣 (a)TAF下板斷裂試樣；(b)TAS下板斷裂試樣；(c)ATF鉚釘斷裂試樣；(d)ATF下板斷裂試樣Fig.6 Fatigue failure specimens of SPR joints in dissimilar sheets(a)lower sheet fracture in TAF;(b)lower sheet fracture in TAS;(c)rivet fracture in ATF;(d)lower sheet fracture in ATF

圖7 TAF接頭失效試樣微動(dòng)分析 (a) 鉚釘腳尖外表面微動(dòng)情況;(b)Position 1能譜;(c)下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域微動(dòng)情況;(d)Position 2能譜Fig.7 Fretting analysis of failed specimens for TAF joints (a)fretting in the rivet foot;(b)energy spectrum of Position 1;(c)fretting in the interface between the lower sheet and rivet foot;(d)energy spectrum of Position 2

2.2.2 ATF接頭

ATF接頭在高載荷水平下因鉚釘斷裂而失效試樣的上板下表面微動(dòng)情況如圖8(a)所示，可見在靠近鉚釘腿的上板下表面上存在清晰的磨損傷疤和磨屑顆粒。對(duì)該區(qū)域中Position 3進(jìn)行元素分析，結(jié)果見圖8(b)，可知磨屑中包含O，Ti和Al等元素，其中Ti正是來自于下板TA1?？芍?，對(duì)于因鉚釘斷裂失效的ATF接頭，其上下板間靠近鉚釘腿的接觸區(qū)域發(fā)生了劇烈的微動(dòng)磨損，導(dǎo)致鉚釘腿部位承受持續(xù)的軸向拉伸載荷，最終使得鉚釘在鉚釘腿區(qū)域發(fā)生斷裂；且這與圖6(c)中ATF鉚釘斷裂試樣的宏觀斷口形貌一致。

ATF接頭在低載荷水平下因下板斷裂失效試樣的鉚釘微動(dòng)情況如圖9(a)所示，中圖為鉚釘?shù)暮暧^圖像，左右兩圖為對(duì)應(yīng)區(qū)域的放大圖?？梢?，鉚釘為部分?jǐn)嗔?，在鉚釘腿和釘頭區(qū)域呈現(xiàn)出清晰的泛白磨損區(qū)域，而在鉚釘腳尖區(qū)域(橢圓標(biāo)注)磨損現(xiàn)象并不明顯。圖9(a)左右兩圖中可觀察到在鉚釘腿區(qū)域的磨損情況及裂紋，裂紋附近分布著大量的磨損傷疤和微動(dòng)磨屑，證明鉚釘裂紋的產(chǎn)生與鉚釘腿區(qū)域發(fā)生的微動(dòng)磨損現(xiàn)象存在必然聯(lián)系。同時(shí)，該失效試樣中下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域的微動(dòng)情況如圖9(b)所示，其中可發(fā)現(xiàn)清晰的微動(dòng)磨損痕跡。對(duì)圖9(b)中Position 4進(jìn)行元素分析，結(jié)果見圖9(c)，可知該區(qū)域磨屑中含有O，Ti，Al，Zn和Sn等元素，Zn和Sn來自于鉚釘鍍層，Al和Ti則來自于上下板，說明下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域確實(shí)發(fā)生了顯著的微動(dòng)磨損現(xiàn)象。此外，觀察其余因下板斷裂失效的ATF接頭，在其鉚釘上均存在不同擴(kuò)展程度的疲勞裂紋。由此可知，對(duì)于低載荷水平下的ATF接頭，其在兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域和下板與鉚釘腳尖外表面接觸區(qū)域均發(fā)生了劇烈的微動(dòng)磨損現(xiàn)象，分別導(dǎo)致疲勞裂紋在鉚釘腿部和下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域萌生，因鉚釘和基板TA1強(qiáng)度差異，使得裂紋擴(kuò)展速率存在差異，最終下板先于鉚釘完全斷裂失效。說明在不同疲勞載荷水平下，發(fā)生劇烈微動(dòng)磨損的區(qū)域不同，使得疲勞裂紋的萌生區(qū)域存在差異，最終導(dǎo)致同種接頭出現(xiàn)不同的失效模式。

圖8 ATF接頭鉚釘斷裂試樣上板微動(dòng)分析 (a)上板下表面微動(dòng)區(qū)域;(b)Position 3能譜Fig.8 Fretting analysis of rivet fractured specimen for ATF joints(a)fretting on the bottom surface of the upper sheet;(b)energy spectrum of Position 3

2.2.3 TAS接頭

TAS接頭因下板斷裂失效試樣的鉚釘微動(dòng)情況如圖10(a)所示，可見鉚釘表面存在明顯的磨損痕跡和黑色物質(zhì)，且存在清晰的細(xì)微裂紋(橢圓標(biāo)注)。裂紋存在的部位正是位于兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域內(nèi)，黑色物質(zhì)附著于裂紋附近。對(duì)圖中Position 5做元素分析，結(jié)果見圖10(b)，可知，黑色物質(zhì)中包含O，Ti，Al，F(xiàn)e和Zn等元素，Ti和Al分別來自上板TA1和下板AL1420，F(xiàn)e和Zn則來自鉚釘及其表面鍍層。由此可斷定，鉚釘裂紋區(qū)域確實(shí)發(fā)生過劇烈的微動(dòng)磨損現(xiàn)象，致使上下板材及鉚釘表層的元素脫落，經(jīng)過氧化作用，最終形成黑色的微動(dòng)磨屑。同時(shí)，TAS接頭下板斷口微動(dòng)情況如圖10(c)所示，對(duì)圖上Position 6進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖10(d)所示，下板斷口附近的黑色物質(zhì)包含O，Ti，Al和Zn等元素，同樣為兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域微動(dòng)磨損的產(chǎn)物。由此可知，TAS接頭的下板斷裂失效始于兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域，微動(dòng)磨損導(dǎo)致裂紋在該區(qū)域的下板上萌生，并沿下板突起輪廓擴(kuò)展，最終呈現(xiàn)為下板完全斷裂失效。

圖9 ATF接頭下板斷裂試樣微動(dòng)分析 (a)鉚釘表面微動(dòng)情況;(b)下板與鉚釘腳尖接觸區(qū)域微動(dòng)情況;(c)Position 4能譜Fig.9 Fretting analysis of lower sheet fractured specimen for ATF joints(a)fretting on the rivet surface;(b)fretting in the interface between the lower sheet and rivet foot;(c)energy spectrum of Position 4

圖10 TAS接頭下板斷裂失效試樣微動(dòng)分析 (a)鉚釘表面微動(dòng);(b)Position 5能譜;(c)下板斷口微動(dòng)情況;(d)Position 6能譜Fig.10 Fretting analysis of lower sheet fractured specimen for TAS joints(a)fretting on the rivet surface;(b)energy spectrum of Position 5;(c)fretting in the lower sheet fracture;(d)energy spectrum of Position 6

在TAS接頭的疲勞實(shí)驗(yàn)中，載荷為1.10kN時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)試樣疲勞循環(huán)次數(shù)超過2×106次仍未發(fā)生完全失效，取其中一試樣進(jìn)行微動(dòng)分析，結(jié)果如圖11(a)所示?？梢娖溷T釘腿與兩板接觸區(qū)域存在清晰的裂紋特征，對(duì)該區(qū)域中Position 7進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖11(b)所示，黑色物質(zhì)中包含O，Zn，Si和Fe等元素，這些元素均來自于鉚釘及其表面鍍層，并未檢測(cè)到上板TA1或下板AL1420的相關(guān)元素。此外，從微觀形貌上看，該鉚釘表面的磨損痕跡明顯不及圖10(a)鉚釘表面磨損嚴(yán)重。由此可知，鉚釘腿與兩板接觸區(qū)域發(fā)生了輕微的微動(dòng)磨損現(xiàn)象，使得該試樣的鉚釘雖然裂紋已經(jīng)萌生，但并未在2×106次之前出現(xiàn)板材或鉚釘?shù)耐耆珨嗔选Ｕf明微動(dòng)磨屑現(xiàn)象的劇烈程度是影響疲勞強(qiáng)度的重要因素；鉚釘腿與兩板接觸區(qū)域的微動(dòng)磨損情況差異使得TAS接頭在同一載荷水平下出現(xiàn)了疲勞循環(huán)次數(shù)差異較大的情況。

圖11 TAS接頭超過2×106次疲勞循環(huán)次數(shù)試樣鉚釘微動(dòng)分析(a)TAS 15號(hào)鉚釘微動(dòng);(b)Position 7能譜Fig.11 Fretting analysis of specimen over 2×106 fatigue cycles for TAS joints(a)fretting in the rivet for TAS No.15;(b)energy spectrum of Position 7

3 結(jié)論

(1)自沖鉚接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)TA1與AL1420異質(zhì)薄板的有效連接。采用H4鉚釘鉚接時(shí)，鉚釘出現(xiàn)不同程度的鐓粗現(xiàn)象；采用H6鉚釘鉚接時(shí)，鉚釘鐓粗現(xiàn)象減輕，但AL1420/TA1板材組合被鉚釘刺穿下板。

(2)采用S-N曲線擬合法較好地?cái)M合出3組鈦合金異質(zhì)自沖鉚接頭的F-N曲線；在低載荷水平下，ATF接頭的疲勞強(qiáng)度與TAF和TAS接頭相比具有一定優(yōu)勢(shì)，而后兩者的疲勞強(qiáng)度相差不大；在中高載荷水平下，TAS接頭的疲勞強(qiáng)度稍優(yōu)于TAF接頭。

(3)TAF接頭失效始于下板與鉚釘接觸區(qū)域發(fā)生的劇烈微動(dòng)磨損。對(duì)鉚釘斷裂失效的ATF接頭，兩板間靠近鉚釘腿的接觸區(qū)域發(fā)生的劇烈微動(dòng)磨損；對(duì)下板斷裂失效的ATF接頭，兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域和下板與鉚釘腳尖外表面接觸區(qū)域均發(fā)生了劇烈的微動(dòng)磨損現(xiàn)象。TAS接頭中的微動(dòng)磨損導(dǎo)致裂紋在兩板與鉚釘腿接觸區(qū)域的下板上萌生。

(4)微動(dòng)磨屑現(xiàn)象的劇烈程度是影響疲勞強(qiáng)度的重要因素。在不同疲勞載荷水平下，發(fā)生劇烈微動(dòng)磨損的區(qū)域不同，使得疲勞裂紋的萌生區(qū)域存在差異，最終導(dǎo)致同種接頭出現(xiàn)不同的失效模式。