残余应力对金属疲劳强度的影响

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1、第38卷第6期理化检验2物理分册Vol.38No.62002年6月PTCA(PARTA:PHYSICALTESTING)Jun.2002试验研究残余应力对金属疲劳强度的影响张定铨(绍兴文理学院工学院,绍兴312000)摘要:残余应力对光滑试样高周疲劳极限的影响可以用Goodman关系来描述,但必须要得到残余应力作用系数m、合理地提取残余应力的表征值和区分开其它因素的影响。残余应力对缺口疲劳极限的作用大于对光滑试样的作用,是由于残余应力也存在应力集中现象,而且不易衰减。残余应力的应力集中系数不仅与缺

2、口几何因素有关,还与材料特性有关。试验研究还表明,表层残余压应力对于承受轴向载荷且疲劳裂纹萌生于表面的零件也十分有益。关键词:残余应力;疲劳;表面形变强化中图分类号:O346.2文献标识码:A文章编号:100124012(2002)0620231205THEEFFECTSOFRESIDUALSTRESSESONTHEFATIGUESTRENGTHOFMETALZHANGDing2quan(ShaoxingCollegeofArtsandSciences,Shaoxing312000,China)A

3、bstract:Theeffectsofresidualstressesonhighcyclefatiguelimitofsmoothspecimenscouldbeevaluatedbyus2ingGoodmanrelationwithresidualstressactioncoefficientm,butitisnecessarytoindicatetherationalcharacteristicval2ueofresidualstressesandtoeliminatetheinfluen

4、ceofotherfactors.Theeffectsofresidualstressesonfatiguelimitofnotchedspecimenaremorepronouncedthanthoseonsmoothspecimens,becausetheyalsohavestressconcentrationinthenotchedpartsandaredifficulttorelax.However,residualstressconcentrationfactordependsnoton

5、lyonthegeometryofthenotch,butalsoonthepropertyofthematerial.Inaddition,thecompressiveresidualstressesareprofitableforthepartsunderaxisloading,ifthefatiguecrackinitiateattheirsurface.Keywords:Residualstress;Fatigue;Surfaceplasticdeformationstrengthenin

6、g变化。为了确切评价残余应力的作用,必须将它与1引言其它因素分离开来,这是该项研究的困难之处。为了提高金属材料和零部件的疲劳抗力,工程技术人员采取了各种措施,其中引入有利的残余应2对光滑试件疲劳极限的影响力分布已被证明是有效的方法。在探讨残余应力对2.1用平均应力的观点来估价残余应力的作用金属疲劳强度的影响时,必须注意这只有在高周疲平均应力对疲劳极限的影响常用Goodman关劳下才有意义。因为在低周疲劳的高应变幅下残余系来描述,见图1。图中σm为平均应力,σb为抗拉应力将大幅度地松弛,所以残余应力

7、对低周疲劳显0强度,σw为σm=0时的疲劳极限。示不出多大的作用。以下讨论均限于高周疲劳。m存在σm时的疲劳极限σw可表示为由于不论是无意中产生还是有意识地引入,残m000σw=σw-(σw/σb)σm=σw-mσm(1)余应力是实施某种加工工艺后所造成的结果之一,00式中m=σw/σb是图1中σw和σb连线的斜率,称往往伴随着材料特性、内部组织结构及外部形貌的为平均应力敏感系数。当存在残余应力σr,并认为它与平均应力等效收稿日期:2001212219作者简介:张定铨(19422),男,绍兴文理学

8、院教授。时,式(1)可改写为·231·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.张定铨:残余应力对金属疲劳强度的影响文献[2]把部分45钢缺口试样感应淬火后中心掏空,使残余应力释放,与具有-813MPa残余应力(表面值)的实心试样一起做拉2压疲劳试验。发现实心试样在疲劳极限下运转后残余应力发生较大的松弛。将松弛后稳定的残余压应力表面值作为压平均应力来计算,由实心试样推算出来的疲劳极限与实测的空心试样