淬火殘余應力對U75V鋼材疲勞裂紋擴展影響的分析研究.pdf

1、由于疲勞斷裂問題越來越受到重視，人們發(fā)現(xiàn)殘余應力場的存在會對材料的疲勞裂紋擴展產(chǎn)生影響進而影響疲勞裂紋擴展壽命。對有殘余應力場的疲勞裂紋擴展壽命的計算，人們也一直在探討中。
　　本文基于有限元軟件abaqus和斷裂力學理論，對U75V鋼的三維CT試樣，采用彈塑性位移外推法求解不同裂紋長度下疲勞載荷最大值和最小值的應力強度因子以及相應的幅值，并和理論公式解進行對比。計算結(jié)果表明，在疲勞裂紋擴展階段的中、后期，當考慮小范圍屈服時，按彈

2、塑性位移外推法求解應力強度因子及幅值用于疲勞裂紋擴展速率和疲勞剩余壽命計算更偏于安全。
　　對U75V鋼的三維CT試樣，計算得到空冷和氣冷狀態(tài)下表面綜合換熱系數(shù)，由換熱系數(shù)計算了三維CT試樣空冷和氣冷殘余應力場。計算結(jié)果表明，裂紋尖端區(qū)域出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。在縱向?qū)ΨQ面位置裂紋尖端處沿著裂紋擴展方向的區(qū)域內(nèi)隨著長度增加y先為壓應力然后逐漸減小直到演變?yōu)闅堄嗬瓚?，并且殘余拉應力隨著長度增加呈現(xiàn)減小趨勢。
　　通過彈塑性位移外推

3、法求解了空冷和氣冷狀態(tài)下的應力強度因子，并對三種狀態(tài)下CT試樣的應力強度因子以及幅值做對比。結(jié)果表明，三種狀態(tài)下的應力強度因子有差別但是并不是很大，隨裂紋長度的增加KImax、KImin和ΔK逐漸增大。不同的裂紋長度下空冷狀態(tài)下的ΔK幾乎為最小，氣冷狀態(tài)下的應力強度因子最大，而未淬火處理的應力強度因子隨著裂紋長度增加開始和空冷狀態(tài)接近，然后逐漸與氣冷狀態(tài)接近。
　　由疲勞裂紋擴展實驗測出的三維CT試樣a-N曲線，采用割線法和Par