15-5PH高強(qiáng)鋼中心孔噴丸構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

1、疲勞失效是航空、機(jī)械、船舶工業(yè)等領(lǐng)域結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的破壞形式。疲勞破壞常發(fā)生在結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位，如鉚釘孔、緊固件和鍵槽等。因此，工程上經(jīng)常采用噴丸強(qiáng)化工藝來(lái)提高這些應(yīng)力集中部位的疲勞強(qiáng)度和壽命。在實(shí)際應(yīng)用中，許多機(jī)械結(jié)構(gòu)常在隨機(jī)載荷作用下工作，隨機(jī)疲勞破壞是其主要失效形式。因此，研究噴丸強(qiáng)化缺口件在恒幅和變幅載荷作用下的疲勞強(qiáng)度與壽命預(yù)測(cè)方法具有重要的工程實(shí)際意義。
　　本文首先開(kāi)展了15-5PH中心孔噴丸試樣在兩種應(yīng)力比（R=-

2、1和R=0.06）下的恒幅疲勞試驗(yàn)，采用成組法獲得了不同應(yīng)力幅下的疲勞壽命數(shù)據(jù);并采用正態(tài)分布假設(shè)，進(jìn)一步確定出試樣在不同存活率下的p-S-N曲線;結(jié)合六種平均應(yīng)力修正模型，研究了其對(duì)非對(duì)稱循環(huán)疲勞極限的預(yù)測(cè)能力。結(jié)果表明:SWT模型可以較好地描述平均應(yīng)力對(duì)試樣疲勞性能的影響，而Goodman模型、Soderberg模型、Gerber模型和Morrow模型得到的結(jié)果均偏小，Walker模型的預(yù)測(cè)結(jié)果則偏大。
　　基于FKM(Ana

3、lytical Strength Assessment of Components in Mechanical Engineering)方法，本文分別確定出15-5PH中心孔噴丸試樣疲勞缺口系數(shù)和表面粗糙度修正系數(shù)，并重點(diǎn)研究了表面強(qiáng)化系數(shù)的取值方法。在此基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)了中心孔噴丸試樣在兩種應(yīng)力比下的疲勞極限。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)R=-1時(shí)，預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值非常接近，誤差僅為5.55％;當(dāng)R=0.06時(shí)，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值誤差約為21.46％。由此

4、得出:應(yīng)用FKM方法計(jì)算15-5PH中心孔噴丸構(gòu)件的疲勞極限總體可以得到較好的預(yù)測(cè)結(jié)果。
　　本文進(jìn)一步開(kāi)展了15-5 PH中心孔噴丸強(qiáng)化試樣在Mini-Twist載荷譜作用下的隨機(jī)疲勞試驗(yàn)，獲得了試樣在三種應(yīng)力水平下的隨機(jī)疲勞壽命。并采用FKM方法，預(yù)估了試樣在該載荷譜下的隨機(jī)疲勞壽命。通過(guò)預(yù)估壽命與測(cè)試壽命比較表明:在低應(yīng)力下，預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值比較接近，誤差不超過(guò)1倍;而在高應(yīng)力下，預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值最大差別接近4倍。論文還對(duì)上述誤