316L不銹鋼單軸棘輪與蠕變行為研究.pdf

1、材料在循環(huán)載荷作用下產(chǎn)生的塑性變形的逐漸累積現(xiàn)象稱為棘輪效應。棘輪問題的危害性引起了國內(nèi)外學者的廣泛重視，其研究已經(jīng)成為熱點方向。蠕變是金屬材料在恒值應力作用下隨時間增長而發(fā)生塑性變形累積的現(xiàn)象。棘輪與蠕變問題的內(nèi)在聯(lián)系近年已為學術(shù)界所關(guān)心。 本文基于316L不銹鋼單軸棘輪和蠕變的一系列試驗，系統(tǒng)研究了材料在高周次下的棘輪塑性變形累積特性，研究了峰值應力對棘輪變形的控制規(guī)律，研究了蠕變與棘輪變形的相關(guān)性，以及研究了MTS試驗系統(tǒng)

2、的通道擴充技術(shù)，取得如下研究成果： (1)當峰值應力超過棘輪門檻值后，316L不銹鋼在數(shù)百甚至上千周應力循環(huán)后再經(jīng)歷上萬周的棘輪變形仍有一定程度的后繼棘輪變形量；高峰值應力下棘輪的安定態(tài)容易達到，而在較低峰值應力控制下棘輪達到安定需要較長循環(huán)周次；應力幅值較大時棘輪應變累積相對低應力幅遲緩； (2)在350℃高溫下316L不銹鋼棘輪效應不顯著； (3)316L不銹鋼的棘輪安定應變受制于峰值應力，在此基礎(chǔ)上提出了預

3、測長次循環(huán)下材料安定棘輪應變的SRM(MAX)拋物律模型； (4)若不計循環(huán)變形中的損傷效應，則固溶處理會完全恢復316L不銹鋼的棘輪變形能力； (5)在幅值應力與峰值應力的比值的較大范圍內(nèi)，316L不銹鋼的棘輪安定應變不受幅值應力歷史的影響，此時峰值應力制約棘輪變形的進程；當峰值應力較大，且幅值應力與峰值應力的比值較高時，因谷值應力對棘輪變形存在回壓效應并因大幅值應力導致材料發(fā)生疲勞損傷均會影響峰值應力對材料棘輪變形的

4、一元參量控制特性；給出了含峰值應力和幅值應力制約條件的、適用于316L不銹鋼安定棘輪應變預測的SRM(MAX)模型； (6)編程實現(xiàn)了MTS真應力控制的棘輪與蠕變試驗，試驗表明：真應力控制與工程應力控制下316L不銹鋼的棘輪效應一致；材料的蠕變真應變與蠕變真應力之間的關(guān)系符合拋物律，不受載荷控制方式的影響，進而提出了描述316L不銹鋼第一、第二階段蠕變變形的CEM演化模型； (7)相對棘輪變形，材料的蠕變應變演化更快，且

5、蠕變應變程度與加載時間和加載歷史密切相關(guān)；基于棘輪和蠕變累積塑性應變提出了能真實反映材料棘輪和蠕變塑性變形累積物理本質(zhì)的C-SRM棘輪模型和C-CDM蠕變模型； (8)基于棘輪塑性累積變形的蠕變算法對在各種工況應力循環(huán)加載下316L不銹鋼的棘輪應變預測結(jié)果與試驗結(jié)果相比均良好吻合，因此，在峰值應力控制棘輪變形條件下棘輪變形本質(zhì)上由應力循環(huán)中材料瞬時蠕變所致，進而揭示了材料棘輪和蠕變行為的內(nèi)在聯(lián)系；(9)通過對通訊接口、標定卡具、