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1、第卷第期机械强度年月万,侧田止吓况多轴疲劳研究,高桦料··,,上海工程技术大学上海英国大学。。摘要介绍多轴疲劳研究的几个主要问题非比例加载引起的附加循环硬化最大剪切平。。文中就面与自由表面相对取向对疲劳寿命的影响零部件承受多轴疲劳载荷时寿命的估算目前所。采用的单参数及双参数疲劳寿命估算准则进行了评述关键词多轴疲劳疲劳寿命循环应力应变曲线裂纹扩展·。侧护双”。,品‘刀动‘,叹厅论脚,助峨刀论似,从,蜘从〕一加七反耐司巍饭犯司。,,田肌沃妇画呢飞,〕,肠眼〕南笼甘田刀戏议妇如心对叱,此碑,二幼明,。,拼唱引言,多轴疲劳是指疲劳损伤发生在多轴循环加载条件下即至少有二个或三
2、个方向施加的应力独。、,、。立地随时间发生周期性变化它们的变化可以是同位相按比例的也可以是非同位相非比例的,、相对于单轴疲劳只有在一个方向施加交变载荷而言多轴疲劳无论在力学分析方面实验研究、。,方面乃至物理机制方面都更为复杂因为随着三个主应力主应变相对比值的改变裂纹可以在、,。,‘不同的方向不同的平面内形成此外非比例循环加载时由于最大剪切平面取向发生周期性,。因此,在,改变从而使晶体中的择优滑移系也不断变化多轴疲劳情况下循环应力应变特性裂纹的、、、。取向形状扩展方向速率以及疲劳寿命等均将受到更多因素的影响。、,在工程实际中多轴疲劳问题是普遍存在的①零构件常常承受多轴
3、载荷它们可以同时作,。。用也可以先后作用例如轴类零件就常受弯曲和扭转载荷作用②零件的几何形状或尺寸突变会、,、、、使局部区域的应力应变分布复杂化例如缺口凸肩键槽油孔等均会引起应力应变集中和应力。、应变分布复杂化因此在工程设计中如何防止零构件发生多轴疲劳破坏的问题已经变得越来越突。出,。多轴疲劳的研究比单轴疲劳更加接近工程实际因此受到工程界的支持又因为复杂载荷下,所以。疲劳行为的研究将进一步丰富人们对疲劳损伤机理和失效过程的认识又受到学术界的关注多轴疲劳实验方法,,采用三种多轴疲劳试验机及相应的试样①双轴拉压疲劳试验机配以十字形平板试样试验。,时可以在和方向独立施加所
4、要求的循环载荷②拉扭复合疲劳试验机可对管状试样同时或。,、、先后独立施加拉压及扭转循环载荷③多轴疲劳试验机具有同时施加拉压扭转内压和外压的,,,功能管状试件安装在密封缸中通过向缸内及管状试件内腔注油及改变油压以施加外压和内压试验时、、、、、。可根据需要分别对拉压扭转内压和外压的波形周期幅值平均值及位相差等作出规定、、。上述三种试验机的加载过程系统控制数据采集及记录均由计算机完成辛收,。。到初稿收到修改稿本文系在英国大学所做的部分工作,女,年,,,。上侮,。料高桦月生汉族材料系教授能源与环境工程研究所研究员机械强度年。。以下为奥氏体不锈钢在℃进行的多轴疲劳试验结果材料
5、由英国原子能委员会提供热处理状。拜,态为真空中℃固溶处理后空冷金相组织为单相奥氏体平均晶粒尺寸为。。显微镜下看不见碳化物试验材料的化学成分和常规力学性能如表和表非比例加载引起附加循裹不份钥的化学成分“环硬化工程材料在疲劳载荷·。·下的变形特征一般用循环应力应变曲线衰‘不锐娜固溶态常规力学性能。表示在恒应力控制的疲劳试验温度℃习甄扩矿盯洲中,循环硬化或软化表现为应变值的不断下降或升高而在一‘望址一一一竺匕一一一燮匕一一恒应,。变控制的疲劳中循环硬化或软化则表现为应力值的不断升高或降低无论在应力或应,,变控制的疲劳中都要经过一些周次的循环之后应力应变幅值才会趋于稳定此时
6、才可得到稳定的。。应力应变回线将各个应力应变幅值下的稳定回线的顶点连接起来即可得到循环应力应变曲线。图所示为奥氏体不锈钢的循环应力应变曲线。此图汇集了第节所述三种试验方法和试样的实验结果、,、。图中为轴和轴双轴加载的应力比即一丐由,几图可见在单轴加载和比例加载条件下试验数据。,基本落在同一条直线上但是在非比例加载条件下相应沂,,于同样的循环应变值‘芝﹄循环应力值明显升高了说明非比只侧称杖暇、曹少。例加载引起了附加循环应变硬化比例加载非比例加载“符号“,,”材料从起始循环加载到应力应变回线趋于稳定在今,。些过程中位错结构在不断变化直至趋于稳定在多轴疲舀,、▲一劳非比例
7、加载条例下由于在每一个循环中各个主应力,一,,主应变的变化不成比例它们的比值在变所以由此确定,尸一一,的最大剪切应力平面也在变其取向在一个循环中发生一寸一。周期性转动这就使晶体中的择优滑移系也跟着发生变,。、化从而产生附加的滑移晶体中沿着不同滑移面不同最大剪应变,从方向运动的位错相互交截形成割阶而引起附加的循环应变强化,」。图非比例加载引起附加循环应变强化最大剪切平面与自由表面的相对取向对疲劳寿命影响极大、,,在零构件中不仅裂纹的长度而且裂纹一二二砚人男胜哭半回及第阶段,。,。‘的取向两者均对疲劳失效有极大影响例如妻第阶段裂纹扩展方向裂纹扩展平面和方向轴类零件中
