基于紅外熱像法的AZ31B鎂合金應(yīng)力集中系數(shù)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來，鎂合金作為輕質(zhì)、高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料，在建筑結(jié)構(gòu)、軌道交通、國防設(shè)備等多個領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展。由于鎂合金構(gòu)件在實際應(yīng)用中主要承受交變載荷的作用，對鎂合金疲勞性能的研究有著重大的實際意義。而疲勞斷裂的裂紋萌生都發(fā)生在結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中處，判定和監(jiān)測鎂合金的應(yīng)力集中區(qū)域有利于其安全服役。
　　本文利用紅外熱像法，對應(yīng)力控制下AZ31B鎂合金雙V型缺口試樣的拉伸試驗過程中的紅外熱像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到其應(yīng)力集中系數(shù)，并與電阻應(yīng)變

2、片、有限元模擬得到的結(jié)果進(jìn)行對比分析，檢驗紅外熱像法是否能對鎂合金的應(yīng)力集分布做出正確的測量。同時利用紅外熱像儀對AZ31B母材和雙V型缺口試樣的疲勞過程中的溫度演變進(jìn)行了研究。
　　試驗的結(jié)果為:紅外熱像法得到的雙V型缺口試樣的應(yīng)力集中系數(shù)為2.14，而利用電阻應(yīng)變片、有限元模擬、疲勞缺口系數(shù)等方法得到的應(yīng)力集中系數(shù)分別為1.78、2.20和2.29，較紅外熱像法的誤差分別為16.8％、2.8％、7.0％。利用紅外熱像法測得的應(yīng)

3、力集中處的溫度下降值為-0.36 K;而有限元模擬在不考慮熱傳導(dǎo)時的結(jié)果為-0.37 K，考慮熱傳導(dǎo)的結(jié)果為-0.20 K，與紅外熱像法所得結(jié)果的誤差分別問2.8％和44.4％，結(jié)果表明不考慮熱傳導(dǎo)和試驗相吻合。
　　疲勞試驗的紅外溫度數(shù)據(jù)表明，鎂合金母材疲勞試驗過程中當(dāng)施加應(yīng)力大于其疲勞極限時其溫度演變分為五個階段:塑性溫升階段、溫度下降階段、溫度穩(wěn)定階段、溫度急劇上升階段、溫度冷卻階段。當(dāng)施加應(yīng)力在其彈性循環(huán)極限以上疲勞極限以

4、下時其只有不明顯的溫升。當(dāng)施加應(yīng)力很小，處于彈性循環(huán)極限以下時，試樣溫度會有明顯的溫度降低。與之相比，鎂合金缺口試樣在發(fā)生疲勞斷裂時，當(dāng)施加大于鎂合金疲勞極限時的應(yīng)力時，其溫度的演化分為溫度上升、溫度急劇上升、溫度下降這三個階段。施加小于鎂合金疲勞極限大于其彈性極限的應(yīng)力時，溫度的演化分為溫度略微上升、溫度急劇上升、溫度下降這三個階段。當(dāng)應(yīng)力小于鎂合金的彈性極限時溫度的演化分為溫度略微下降、溫度急劇上升、溫度下降這三個階段?？梢岳蒙鲜?/p>