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殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2013-12-04  來源:實(shí)驗(yàn)室資訊網(wǎng)
核心提示:當(dāng)收到交變應(yīng)力的構(gòu)件存在壓縮殘余應(yīng)力時(shí),該構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度會(huì)有所提高,而存在拉伸殘余應(yīng)力時(shí),其疲勞強(qiáng)度就會(huì)下降。因此在實(shí)用
當(dāng)收到交變應(yīng)力的構(gòu)件存在壓縮殘余應(yīng)力時(shí),該構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度會(huì)有所提高,而存在拉伸殘余應(yīng)力時(shí),其疲勞強(qiáng)度就會(huì)下降。因此在實(shí)用中往往通過表面強(qiáng)化處理產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力,從而有效地提高疲勞強(qiáng)度。但是很多情況下,構(gòu)件表面存在著拉伸殘余應(yīng)力,人們首先考慮的是如何來改變這種應(yīng)力分布以提高疲勞壽命,這就是調(diào)整殘余應(yīng)力問題,這與考慮殘余應(yīng)力對(duì)變形的影響是不相同的,后者考慮的時(shí)如何降低或消除殘余應(yīng)力以保證變形的穩(wěn)定性。

    實(shí)際上,殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響因條件和環(huán)境的不同而改變。它與殘余應(yīng)力分布規(guī)律和量值、材料的彈性性能、外來作用的狀態(tài)等因素有關(guān)。當(dāng)我們研究殘余應(yīng)力對(duì)疲勞的影響時(shí)既要考慮宏觀殘余應(yīng)力的影響,也要考慮微觀殘余應(yīng)力的影響。

    可以認(rèn)為,宏觀殘余應(yīng)力在初期暫時(shí)與作用的交變應(yīng)疊加,改變應(yīng)力水平,較大地影響著疲勞壽命。而由微觀組織不均勻性所造成的殘余應(yīng)力,在應(yīng)力交變過程中,會(huì)使微觀區(qū)域內(nèi)的塑性變形積累,使該部分產(chǎn)生應(yīng)力集中,并使組織內(nèi)發(fā)生裂變。這些影響比起對(duì)靜強(qiáng)度的影響來說,在實(shí)用上將更為重要。

    下面幾個(gè)試驗(yàn)可以說明宏觀殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。

    圖2-3所示的時(shí)對(duì)厚度3mm的薄板進(jìn)行噴丸強(qiáng)化和形變強(qiáng)化使之表面出現(xiàn)壓縮殘余應(yīng)力,并通過對(duì)不同量值的殘余應(yīng)力試件進(jìn)行脈動(dòng)彎曲疲勞極限的測(cè)定得出的殘余應(yīng)力與疲勞極限間的關(guān)系。從圖中可見,外表最高的殘余應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度極限間的關(guān)系極為明顯。

    用熱處理方法使表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力也是對(duì)疲勞強(qiáng)度影響的實(shí)例。圖2-4是把圓鋼棒在600°C時(shí)進(jìn)行急冷,使表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。

 

    殘余應(yīng)力對(duì)疲勞極限的影響是復(fù)雜的。由于在交變應(yīng)力作用下殘余應(yīng)力將會(huì)發(fā)生很大的變化,所以研究殘余應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度之間的關(guān)系是比較困難的。但其影響規(guī)律,通過大量的實(shí)驗(yàn)還是可以找到的。

編輯:songjiajie2010

 
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