16MnR钢单轴棘轮效应实验及预测

发布时间：2020-06-13 02:38

【摘要】： 材料在循环载荷作用下产生的塑性变形的逐渐累积现象称为棘轮效应。棘轮问题的危害性引起了国内外学者的广泛重视,其研究已经成为热点方向。对于材料低周疲劳行为,绝大多数的实验及理论研究都是在应变循环控制下加载,对于有平均应力存在的应力控制循环加载下的低周疲劳行为研究较少,特别是关于材料全寿命棘轮效应的研究更少。为了研究和预测16MnR钢及焊缝金属的棘轮效应,完成室温下压力容器常用钢16MnR钢及焊缝金属的应变对称循环实验和一系列全寿命的单轴棘轮效应实验。实验结果表明:16MnR钢是一种循环稳定材料;焊缝金属由于本身组织的不均匀性,焊缝金属内部存在缺陷,而在循环载荷的作用下,焊缝金属内部的缺陷损伤会进一步增加,降低了材料的强度,因此焊缝金属表现出了循环软化特性。在单轴棘轮效应实验中,随着平均应力和应力幅值的增加,棘轮应变增加;在循环过程中,棘轮应变不能达到饱和,即棘轮应变随循环次数的增加而持续增加。同时,不断增加的棘轮效应带来了附加的疲劳损伤,缩短了疲劳寿命。利用Chen和Jiao提出的基于O-W模型的改进模型,通过单轴棘轮效应实验,确定了符合16MnR钢及焊缝金属的常数,该模型很好的预测了16MnR钢及焊缝金属的单轴棘轮应变。
【图文】：

实验设备

(a) 电液伺服疲劳实验机 (b) 引伸计图 2-1 实验设备Fig. 2-1 Equipment（a）Electo-hydraulic servocontrolled fatigue testing machine（b）Extensometer2.1.2 实验材料16MnR 钢具有良好的综合机械性能、焊接性能、工艺性能和低温冲击韧性，时效敏感性、缺口敏感性低，焊接性能优良（厚度在 30mm 以下时，焊前一般不预热，焊后可不热处理），中温（450℃）及低温（-40℃以上）机械性能均优于Q235、15#、30#碳素钢，，质量稳定。其具体化学成分和机械性能列于表 2-2 和表2-3 中。16MnR 钢缺口敏感性较碳钢大，当有缺口存在时，疲劳强度比 Q235 低，且易产生裂纹，在加工时应引起注意。16MnR 钢适用于机车车辆、起重设备、矿山机械、电机、锅炉、石油、化工、造船、桥梁等行业及其他低温地区工程机械

试件,棘轮效应,焊缝金属,合金元素

第二章 16MnR 钢及焊缝金属单轴棘轮效应实验和结果分析表 2-2 16MnR 钢的化学成分（wt％）Table 2-2 Chemical composition of 16MnR steel. （wt％）合金元素 C Mn Si S P Ni Cr Ti质量分数 0.14 1.32 0.27 0.004 0.012 0.07 0.06 0.018表 2-3 16MnR 钢的常规机械性能Table 2-3 Mechanical properties of 16MnR steel.E/MPa σs/MPa σb/MPa δ/% ν ψ/%2.1×105378 582 27 0.28 58
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG142.15

【参考文献】