拉伸超载作用下铝合金疲劳裂纹扩展特性及断裂机理研究

《拉伸超载作用下铝合金疲劳裂纹扩展特性及断裂机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TH1210710-2015125053硕士学位论文拉伸超载作用下铝合金疲劳裂纹扩展特性及断裂机理研究雷贝贝导师姓名职称张春国教授申请学位级别工学硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年5月4日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学StudyonfatiguecrackgrowthbehaviorandfracturemechanismofAl-alloysubjectedtotensileoverloadsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:LeiBeibeiSupervisor

2、:Prof.ZhangChunguoChang’anUniversity,Xi’an,China由扫描全能王扫描创建2摘要目前对超载迟滞效应的研究将超载后裂纹扩展速率变化分为速率上升、下降和恢复三阶段，并未考虑超载条件与材料属性之间的内在关系。另外，对超载迟滞效应机理的研究大多用单一的作用机理解释整个迟滞过程。本文以2024-T4铝合金为研究对象，研究了超载条件对后续疲劳裂纹扩展速率（da/dN）变化趋势的影响规律及作用机理，具体研究如下：（1）对比三种超载试件与未超载试件的疲劳裂纹扩展速率曲线、疲劳断口、裂纹分叉和沿裂纹扩展路径硬度分布情况，说明不同超载情况裂纹尖

3、端断裂区、裂纹尖端残余应力、裂纹闭合效应和裂纹分叉对疲劳裂纹扩展速率特性的影响。将疲劳裂纹扩展速率曲线与疲劳断口对应起来，观察超载影响区不同阶段疲劳断口区别，研究不同超载情况下超载迟滞效应的内在机理。并基于以上研究，将超载迟滞效应分为三种类型；（2）使用ANSYS建立静态裂纹有限元模型和含分叉裂纹有限元模型。对比疲劳载荷与拉伸超载作用时裂纹尖端的应力场分布，研究拉伸超载对裂纹尖端应力场的影响。对比含分叉裂纹试件的主裂纹尖端应力场分布，研究超载产生的裂纹分叉对主裂纹尖端应力场的影响；（3）本文采用了一种去残余应力的热处理方法，保留裂纹尖端塑性变形的前提下去除拉伸超载在

4、裂纹尖端造成的残余压应力。通过比较去除残余应力后试件疲劳裂纹扩展速率，说明残余压应力与裂纹闭合效应在超载迟滞效应中各自的贡献。实验结果表明：裂纹尖端断裂区、裂纹尖端残余应力、裂纹闭合效应、裂纹分叉的综合作用影响超载后超载迟滞效应。裂纹扩展速率由裂纹尖端断裂区和裂纹尖端残余应力、裂纹闭合效应、裂纹分叉的关系决定。关键词：2024-T4铝合金，拉伸超载，疲劳裂纹扩展，断裂机理，超载迟滞IIIAbstractNumbersofpreviousstudyonoverloadinducedcrackretardationgenerallysummarizedas“threep

5、hasebehavior”,howeverlessresearchesfurthersubdividedoverloadretardationeffectfordifferentoverloadcondition.AndtheyalwaysexplainthewholedelayprocesswithasinglemechanismtodescribeOLeffects,butitisoftenunclear.Inthispaper,2024-T4aluminumalloyisusedastheresearchobject,andtheinfluenceandmec

6、hanismoftheoverloadconditiononthesubsequentfatiguecrackpropagationrate(da/dN)arestudied.Thespecificresearchisasfollows:(1)BycomparingPariscurves,fatiguefractures,branchingofthecracktipandthehardnessdistributionalongcrackpropagationpathoftheoverloadedandun-overloadedspecimens,showstheef

7、fectofcracktipfracturezone,residualstressatthecracktipandcrackclosureonfatiguecrackgrowthratecharacteristics.ThispapercomparesthePariscurvewiththefatiguefracturetoobservethefracturemechanismatdifferentphaseaftertheoverload,andstudytheinternalmechanismoftheoverloadretardationeffectund