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      強化中疲勞裂紋擴展的影響因素?

      2020-04-21 16:03:25

      內部因素和外部因素同時驅動著疲勞裂紋的擴展,內部因素是指材料本身所具有的狀態和特性,如材料的彈性模量、極限強度、塑性和循環性能以及顯微組織結構等,他們對疲勞擴展速率起著Z為基本的作用,而外部因素如應力特征、加載頻率、溫度和環境等對疲勞裂紋擴展的影響不容忽視,具體如下:

      1、應力特征的影響;

      在不同循環特征R=Kmax/Kmin條件下,用Pairs公式整理出的da/dn-k曲線能反映出平均應力對 da/dN有很大的影響,在同一k下,平均應力越高,da/dN越大,這也說明循環特征與平均應力的關系很大。同時,在同一k下,平均應力為正時的da/dN比平均應力為負,零時較低。表面殘余應力為拉或壓時對平均應力的影響也各不相同,表面殘余壓應力通??梢允蛊骄鶓μ岣?,而表面殘余拉應力相反。

      為利用上述特性,降低裂紋擴展速率,人們通常會采用滲氮、滲碳、滲鋁、表面淬火、滾壓、擠壓以及噴丸等工藝在構件表層引入約0.08~0.40的殘余壓應力。SAE340(極限強度為1303MPa)鋼經表面噴丸后,表面殘余壓應力可高達686-784MPa,壓應力層深為0.31~0.43mm,da/dN減緩效果顯著。

      2、超載的影響;

      構件在服役過程中,所承受的載荷通常是無序、反復、隨機的。而且大量實驗表面,過載峰對隨后的低載幅度下的裂紋擴展速度有明顯的延緩作用,不過延緩作用僅限在一段循環周期內,在此周期后,裂紋擴展速率又逐漸恢復作用。

      3、加載頻率的影響;

      加載頻率減小,da/dN增加。但是隨著的k減小,在k處于較低的范圍內,其影響逐漸減小。在高溫下,加載頻率對裂紋擴展速率的影響大些。在k某轉折點以上,加載頻率越低,裂紋擴展速率越高。

      4、溫度的影響;

      溫度越高,裂紋擴展速率越高。用于核反應堆壓力容器的304不銹鋼當溫度從24度增加到650度時,裂紋擴展速率顯著增加。

       


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