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1、比例与非比例加载下多轴疲劳断口分析JournalofMechanicalStrength扼械度2006,28(3):392～396比例与非比例加载下多轴疲劳断口分析MULTIAXIALFATIGUEFRACTOGRAPHICANAIYSISSUBJECTEDTOPROPoRTIONALANDNONPROPoRTIONALLoADINGS尚德广(北京工业大学机电学院,北京100022)SHANGDeGuang(CollegeofMechanicalEngineeringandApplwdElectronicsT
2、echnology,BeijingUniversityofTechnology,Belting100022,China)摘要利用扫描电镜对多轴比例和非比例加载下的薄壁管多轴疲劳试样的断口表面进行扫描观测分析.根据试件不同加载路径下的疲劳断口观测结果,研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理.结果分析表明,比例加载下疲劳断口形式与单轴情况相似,具有I型疲劳条纹特征.非比例加载下断口形式主要表现为I型与Ⅱ型混合型断口特征.结合多轴非比例加载下的宏观力学条件,在微观机理方面探讨多轴非比例循环下的附加强化机制.关键词多轴疲劳断
3、口分析疲劳裂纹扩展比例加载非比例加载中图分类号0346.2TH114AbstractThefatiguefracturesurfacesofmultiaxialfatiguespecimenssubjectedtoproportionalandnon-proportionalmultiaxialloadingswereobservedandanalyzedbyusingthescanelectronmicroscope.Accordingtotheobservedresultsofthefatiguefrac
4、turesur?faces,themechanismsoffatiguecrackinitiationandpropagationwerestudied,andthemultiaxialnon?proportionalloadingconditionsontheappendinghardeningmechanismwerediscussed.TheresultsindicatedthatthecharacteristicofmodelIfatiguestriationswasshownunderproport
5、ionalloading,andthefracturebehaviorofmixmodelIandmodelIIfatiguestripwasshownundernonpmportionalloading.KeywordsMultiaxialfatigue;Fatiguefracturesurfaces;Fatiguecrackinitiation;Fatiguecrackpropagation;P-tionalIoaaing;Non-pro~rtionalloadingCorrespondingauthor
6、:SHANGDe~ang,E-mail:shangdg@蛳.edu.Ctt,Fax:+86?10?67391617TheprojectsupportedbytheNationalNatureScienceFoundationofChina(No.1017210),andtheFoundationofTopTalentsDe?velopmentProjectofEducationCommitteeofBejingofChina.Manuscriptreceived20040509,inrevisedform20
7、040706.1引言2多轴疲劳试验工程中各种主要零部件常在复杂的多轴循环载荷下服役,其多轴疲劳损伤机理比单轴疲劳要复杂的多.目前通过断口观测来分析单轴疲劳破坏机理有很多研究",但有关多轴疲劳断口分析,尤其在多轴非比例加载下,疲劳裂纹萌生与扩展形貌特性的研究还不多见.为了深入理解和区分单轴与多轴疲劳裂纹形成与扩展特性,从而较为精确地预测工程零部件的疲劳损伤与寿命,本文利用扫描电镜对多轴薄壁管疲劳断口进行观测研究.通过观测结果研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理,并在宏观力学条件和微观机理方面探讨多轴循环附加强化机制.
8、试验选用工程常用的45中碳钢,取自直径为60Ftll/l的热轧棒材.将棒材加工成毛坯后,对其进行正火处理.热处理工艺为,加热到850℃,保温50分钟后空冷.材料经热处理后的力学性能为,=370MPa,=610MPa,=28.4%.多轴疲劳试样采用薄壁管试样,其工作部分外径为25Ftll/l,内径为21Ftll/l.试验机为MTS809—250kN拉扭电液伺服材料试验机,所有试验均在室温空气介质下进行
