疲劳强度资料.doc

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1、高强度铝合金缺口喷丸加工的疲劳特性：使用临界距离法的实验和预测文章信息:关键词：文章历史：喷丸处理收到2009年8月18日缺口疲劳修改稿1月20日收到2010年高强度铝合金接受2010年2月24日临界距离理论可在线2010年3月6日残余应力摘要：本论文旨在探讨不同喷丸处理对携带不同类型的缺口铝7075-T651样品疲劳的影响。WohlerS-Ncurves是通过在不同的实验条件通过反向弯曲得出实验结论。通过改变不同的疲劳强度发现，这取决于喷丸强度，而且，尤其是，对于不同的切口的几何形状的处理不同的效果：接收到的更重要的缺口较大

2、通过在降低疲劳缺口敏感性方面的喷丸硬化处理有益效果和增量的缺口疲劳强度。疲劳改善相对于未进行喷丸状况和疲劳的喷丸强度的影响讨论了处理残余应力的效果。在装载过程中残余应力再分配的程度是通过在普通试样的量调查x射线衍射(XRD)。,根据应用负载发现了表面压力的进化可以到一个稳定值。通过该喷丸处理，并且利用X射线衍射，利用数字技术的手段对缺口试样产生的残余应力场进行了评价，此外，疲劳载荷的应用程序已经为蓝本为了研究在凹口附近的残余应力的松弛。稳定的残余应力值已被并入到多轴疲劳准则来预测疲劳性。最后，一个临界距离理论方法已被用来预测承

3、载应力集中的压缩残余应力场的耐疲劳性。1.介绍铝合金看起来对飞机和汽车行业非常有吸引力，不断寻求能源的改进来提高运输车辆的效率，因为他们的特有的高静态强度。通常,高静态力学性能诱导铝合金是通过弥散硬化和老龄化热处理的方案来解决的。然而，在用更常见的高对比度金属材料，比如钢材，就静态机械性能来看，他们表现出相对较差疲劳性能。在高周疲劳机制（>5百万周期）疲劳续航力约为拉伸强度[1]的。此外，加强铝合金高疲劳缺口承受的恶化硬化的处理[2]更为敏感。因此，在应力集中的存在下，像孔，圆角和凹槽，这些始终存在于机械设备中的零件，特别不利

4、于这些合金的疲劳响应，从而限制了在具有复杂形状并具有高应力机械零件中的使用。由于多数疲劳裂纹起始于零件的表面上，零件表面的抵抗裂纹萌生和早期裂纹扩展的条件是一个有吸引力的提高疲劳性能的方法。由于这个原因，铝合金经常受到表面处理。例如，喷丸处理一直受到特别的关注，在普通钢的疲劳寿命和轻合金[3-7]，允许有明显的增量。在文献中，这种改进的主要部分已经几乎一致归因于在应力在表面区域引入残余应力。同时负责延迟疲劳裂纹的萌生和较低的小裂纹扩展速率[3,8-10]。进一步的效果，即使大部分仍然有争议，由于工作硬化，其中，一方面，负责增强

5、抗裂纹萌生的能力，在另一边，导致较低的裂纹扩展的阻力减小，应为材料脆化[9]。一些研究表明残余压应力，比如从喷丸，表面轧制和表面硬化表面处理中产生的。显著地提高工程材料的缺口疲劳性[11〜13]。然而，这些调查研究并没有考虑到铝合金，主要集中存在于传统的钢中。此外，仅仅在现有的文献[11〜15]的数据似乎并没有以提供残余应力对缺口疲劳强度的影响一个令人信服的解释。事实上，已经表明，残余应力场将集中在缺口附近，类似于外部载荷应力集中效应。然而，由于测量尖锐缺口附近残余应力的的难度，很少有实验数据可在文献中查到。此外,由压缩产生有

6、益影响的残余应力强烈依赖于稳定的使用寿命[14]。通过缺口产生的集聚效应和残余应力场可能会导致残余应力的松弛，由于实现了材料的塑性流动的原因[15]，从而通过残余压应力的疲劳响应改善切口的意图被挫败了。最后，喷丸处理可是否以充分覆盖小的几何细节仍然是目前还不清楚的问题。所有这些原因，导致估计所述槽口耐疲劳的难度，限制了喷丸处理的应用，以使承受应力集中的铝合金机械部件的应用有所限制。笔者最近研究了三种类型的拍摄效果在反向弯曲的条件下进行喷丸处理的铝7075-T651合金的纯疲劳反应[16]。在目前的工作中，按综合基准已经过测试已

7、知的实验条件下由相同的Al合金的缺口样品和受到相同的喷丸处理，以收集实验数据。在文献[16]它表明：（一）喷丸显著提高了Al合金纯疲劳响应（二）本残余应力场不显示与关于在初始条件明显变化的500万次疲劳忍耐压力（三）有些松弛发生在更短的疲劳寿命，更显着的较高的压力水平。普通疲劳反应是直接与表面的残余应力，使用锡尼什标准纳入稳定的残余应力场的平均应力并且可以成功地预测相关问题。然而，人们发现，在更强烈的喷丸条件下的高周疲劳行为而是由初始塑性变形的条件决定的，作为压缩之间的叠加的效果和所施加的反向弯曲的压峰的残余应力，为了保存剩余

8、的稳定应力场。文献[17]进行了数值研究表明[16]观察到的残余应力松弛实际上是由于塑性流动，而不是周期性的放松。术语ANeuber缺口特征长度S线性有效应力A，B中周疲劳材料常数确定特征长度T疲劳效果的散射f在疲劳周期的一个给定数目的普x,y,z集中在缺口尖端，其中y所在的