考虑平均应力的同频拉扭多轴高周疲劳寿命评价方法

发布时间：2024-04-24 03:22

　　目前基于临界平面理论的高周疲劳寿命预测模型,大都充分考虑了法向平均应力对材料疲劳寿命的影响,但是没有有效反映剪切平均应力对疲劳寿命的影响.通过分析7075-T651铝合金的试验数据发现,与法向拉平均应力类似,剪切平均应力同样对材料的疲劳寿命产生不利影响.因此,如果寿命预测模型中忽略剪切平均应力的影响,存在明显剪切平均应力加载工况下,预测寿命可能偏于危险.由此,本文定义具有较大法向应力的最大剪应力范围平面为临界平面,建立了一个能够同时反映法向和剪切平均应力影响的高周疲劳寿命预测模型,并给出了模型中材料常数的确定方法.新模型首先将基于应变的Fatemi-Socie准则,推广到材料的高周疲劳寿命预测,给出了Fatemi-Socie准则的应力表述形式.然后,引入剪切和法向Walker因子,反映剪切和法向平均应力对材料疲劳寿命的影响.剪切和法向Walker因子的取值都介于0和1之间,不同取值反映了材料对剪切和法向平均应力敏感程度的不同.新模型适用于范围内的金属塑性材料.利用5种材料在12种存在平均应力加载工况下的试验数据,对所建模型进行了试验验证,结果表明预测结果与试验结果吻合良好,绝大多数寿命...

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【部分图文】：

图27075-T651铝合金剪切平均应力对疲劳寿命的影响[21]

同大多数基于临界平面法的HCF寿命预测模型类似,式(13)也只考虑了法向平均应力对疲劳寿命的影响,没有充分考虑剪切平均应力对疲劳寿命的影响.以7075-T651铝合金为例[21],图2所示为不同剪切平均应力加载下,剪应力幅与疲劳寿命之间的关系.由图2可见,剪切平均应力对7075-....

图3加载路径[21,33-35]

选用7075-T651铝合金[21]、30CrMnSiA钢[33]、2A12-T4铝合金[34]、2017A-T4铝合金[35]、6082-T6铝合金[35]等5种材料在不同平均应力加载下的试验数据来验证本文所提HCF寿命预测模型的正确性.所有材料的试件形状都是光滑圆柱形试件,加....

图4本文所建模型的疲劳寿命预测结果[21,33-35]

利用本文所提模型,对表1中的5种材料在图3所示12种加载路径下的疲劳寿命进行了预测,预测结果如图4所示.由图4(a)可见,在包含平均应力的轴向和扭转加载下,绝大多数预测结果都位于3倍误差带以内.这表明,利用这些基础试验数据,由前述模型参数的确定方法,可以很好地确定所提模型中的各材....

图530CrMnSiA钢[33]和LY12CZ铝合金[36]疲劳寿命与相位差之间的关系

图5所示为相同加载应力幅下,30CrMnSiA钢[33]和LY12CZ铝合金[36]疲劳寿命与相位差之间的关系.由图5可见,30CrMnSiA钢的疲劳寿命随着相位差的增大而增大,但是LY12CZ铝合金的疲劳寿命却随着相位差的增大而减小.由此可知,多轴HCF中,相位差影响材料的疲劳....

本文编号：3963156