銅圓棒缺口試件拉壓循環(huán)下的疲勞問題研究——模擬與實驗分析.pdf

1、工程構(gòu)件不可避免的存在著應(yīng)力集中的區(qū)域或缺陷,如缺口,裂縫,開槽等等。而這些含有應(yīng)力集中或缺陷的區(qū)域,不僅局部應(yīng)力可能升高而且還會導(dǎo)致局部三軸應(yīng)力狀態(tài)。而工程構(gòu)件常常在循環(huán)荷載下工作,為研究這類問題人們往往采用缺口試件來探討循環(huán)加載下材料的力學(xué)行為。由于缺口試件的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的復(fù)雜性,人們對缺口試件疲勞的機制還缺乏比較深入的認識,因此對缺口試件的研究具有比較重要的理論實際意義。本文以純銅實心缺口圓棒試件為研究對象,同時以實驗、理論和模擬

2、相結(jié)合的方法,對光滑圓棒試件和缺口圓棒試件進行等應(yīng)變幅控制的拉壓循環(huán)加載實驗和拉壓循環(huán)模擬分析。在已有疲勞理論基礎(chǔ)上,對缺口的疲勞問題作進一步研究,試圖豐富和完善缺口試件疲勞理論。
　　本文采用4種缺口試樣和光滑試樣,分別進行了應(yīng)變幅為0.003、0.0035、0.004和0.005的疲勞實驗(對缺口試樣而言,應(yīng)變幅是指缺口根部應(yīng)變最大處的應(yīng)變幅)。在實驗的基礎(chǔ)上,對應(yīng)力集中狀態(tài)不同而應(yīng)變幅相同情形的材料疲勞壽命規(guī)律進行了分析。<

3、br>　　用局部應(yīng)力應(yīng)變法對純銅缺口試件進行壽命預(yù)測,發(fā)現(xiàn)局部應(yīng)力應(yīng)變法對缺口試件的壽命預(yù)測存在著明顯的不足之處,且缺口試件的局部應(yīng)力應(yīng)變的確定也是一個復(fù)雜的問題。采用Chaboche模型描述材料的循環(huán)塑性行為,對缺口試件在循環(huán)荷載作用下的應(yīng)力應(yīng)變變化進行了數(shù)值模擬,本文詳細分析了缺口對試件壽命影響的一些因素,特別是分析了應(yīng)力三軸度和應(yīng)力梯度對缺口試件疲勞壽命的影響。用應(yīng)力梯度法進行了壽命預(yù)測,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力梯度對缺口件疲勞壽命有很大的影響。