拉—拉疲劳下15MnMoVN多裂纹扩展研究

发布时间：2021-03-23 00:05

　　为分析单裂纹或多裂纹在裂纹面承受疲劳拉伸载荷作用下尖端应力强度因子变化规律和裂纹形貌变化以及疲劳寿命情况,以含不同初始长深比的半椭圆单裂纹或双裂纹的薄片试样为研究对象,对试样在应力比R=0.1的疲劳拉伸载荷下单裂纹或双裂纹情况进行了仿真分析。建立含裂纹试样的有限元模型,仿真分析了裂纹在扩展过程中尖端应力强度因子的分布情况,并将单裂纹扩展结果与双裂纹相互作用影响下的结果进行了对比研究;进行含裂纹试样的疲劳实验,分析了含单裂纹或双裂纹的试样的断裂面的形成原因,并验证仿真结果正确性。结果表明,裂纹面之间的相互作用会逐渐影响裂纹的扩展方向、扩展速率以及在扩展过程中尖端应力强度因子的变化趋势;而且初始形貌为半椭圆形的双裂纹在相互作用影响下会逐渐过渡到半圆形。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

试样制图

为能够获得相对准确的实验结果,从每组中各取一个单裂纹、双裂纹试样,共10个试件。参照国家标准《金属材料室温拉伸试验》,在常温下,使用Sans公司电液伺服拉伸机,试验状态如图2所示,试样上下两端通过夹具固定在试验机上,设置拉伸的速度为1 mm/min。在拉断后,各个含裂纹的试样的极限荷载(kN)如表1所示。

按照试样实际尺寸,在ANSYS中建立无裂纹试样的网格模型,使用扫略网格划分方法,并赋予类型为20节点的Solid186单元,其中单元数为10 100,节点数为50 256,网格模型如图3,15MnMoVN材料属性如表2。表2 试样的材料属性Tab.2 Material properties of samples 材料 弹性模量/MPa 泊松比 屈服强度/MPa 极限强度/MPa 15MnMoVN 200 000 0.30 690 750


本文编号：3094735