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HRB335钢拉、扭加载下低周及中周疲劳行为的试验研究

发布时间:2020-08-23 08:09
【摘要】:疲劳失效已然成为制约现代设备或结构部件寿命以及影响构件使用的主要问题。在对材料疲劳研究过程中,人们按循环寿命范围大体将疲劳分为低周疲劳和高周疲劳,进而在低、高周过渡阶段又划分了中周疲劳寿命范围。对于金属来说,低周疲劳与中、高周疲劳在破坏机制上和寿命规律上是有差异的。为探究金属材料在拉、扭循环加载下的低周疲劳寿命规律及中周疲劳行为,本文以HRB335钢材为对象开展了试验研究,对其中空薄壁光滑圆筒试样进行单轴拉伸、纯扭转试验和一系列多幅值的低周疲劳及中周疲劳的循环试验基础上,对该类钢材的循环特性和疲劳行为进行研究,并试图将低周疲劳和中、高周疲劳规律相关联,补充和完善低周疲劳理论。研究中采用Chaboche组合硬化模型对材料循环加载过程中呈现的循环硬化、软化和明显的包氏效应等行为进行描述。针对中空薄壁圆筒试样的拉、扭变形特点,在Chaboche组合硬化模型隐式积分算法的基础上,将三维模型退化到一维情形,编写了相应的算法程序。该程序不依赖有限元软件,可用于即时的试验数据处理。程序经过与试验验证,证实了其合理性和有效性。结合该程序,作者提出了一种确定Chaboche模型参数简单实用的方法,可用于试验结果的模型参数标定。根据疲劳试验数据,对几种典型的低周疲劳寿命预测模型进行评估分析。针对拉、扭循环疲劳试验,等效应变法、KBM模型可通过低周疲劳数据对105量级以内的低周-中周疲劳寿命范围具有良好的预测效果,Socie剪切模型、拉伸因子模型可通过低周疲劳数据对104量级以内的低周-中周疲劳寿命范围具有良好的预测效果。同时,初步探究了累积塑性应变和累积塑性功与疲劳寿命的关系。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O346.2
【图文】:

试样,尺寸,疲劳行为,广西大学


广西大学硕士学位论文逦HRB335钢拉、扭加载下低周及中周疲劳行为的试验研究逡逑2.2.2试样尺寸及形状加工逡逑试样的外表面几何尺寸如下图所示,表现为中空薄壁圆管形状,在试样两端逡逑必须添加轻微过盈配合的金属堵头,是为了保证加载时试样端头能有效夹持。试逡逑样设计有效段的外径为16.5mm,内径为14.5mm,壁厚为1mm。逡逑-^—■邋■

钢试样


_邋?逡逑图2-1试样几何又寸(mm)逡逑Fig.2-1邋The邋geometry邋size邋of邋specimen逡逑^SSSSSHHBHHHBW逡逑图2-2邋HRB335钢试样逡逑Fig.2-2邋HRB335邋steel邋specimen逡逑2.2.3试验设备逡逑本次所有试验均在室温下进行,实验设备采用的是为广西大学重点实验室的逡逑液压伺服疲劳试验机。该试验机的上夹头为固定端,下夹头为加载端,最大拉伸逡逑和扭转加载能力为±250kN和±2200N.m,如图2-3所示。如图2-4所示为用于逡逑测量轴向伸长和扭转角度的引伸计,标距为25_,其单次拉伸方向应变的测量逡逑极限为10%,单次扭转角的测量极限为±邋5°。逡逑10逡逑

加载,试样,引伸计


逦钢拉、扭加载下低周及中周疲劳行为的试验研究逡逑I。朦,逡逑图2-3试验机逦图24引伸计逡逑Fig.2-3邋testing邋machine逦Fig.2-4邋Stretch邋meter逡逑2.2.4试验加载方法逡逑对试样进行加载之前,需要将试样伸入夹头并且保证两端的伸入长度相同,逡逑这是为了在加载过程中受力均匀。保持上夹头固定不动,下夹头则可施加所需要逡逑的荷载,如图2-5所示。将引伸计定位于试样中间有效部位实现应变精确测控,逡逑如图2-6所示。对于单轴拉伸和纯扭转试验,试验过程始终保持准静态低速加载,逡逑其中单轴拉伸的应变率为0.008/s,扭转加载速率为0.005°“。对于疲劳寿命试验,逡逑在加载开始到循环稳定阶段采取应变加载控制,在循环稳定到出现裂纹发生疲劳逡逑破坏的阶段中,采用夹头位移加载控制,为了防止裂纹破坏时对引伸计造成损坏,逡逑当裂纹出现时去掉引伸计。逡逑Hi!逡逑图2-5试样加载逦图2-6引伸计测控逡逑Fig.2-5邋Load

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本文编号:2801289

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