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文檔簡介
1、作為一種潛力巨大的新型結(jié)構(gòu)材料,鎂合金目前被廣泛應(yīng)用于航天航空等交通運(yùn)載結(jié)構(gòu)中,這些結(jié)構(gòu)均承受交變載荷易發(fā)生疲勞斷裂失效。疲勞斷裂通常發(fā)生在較低的應(yīng)力水平下,并且在最終斷裂之前通常不會出現(xiàn)明顯的塑性變形,一旦發(fā)生疲勞破壞事故,人們的生命和財(cái)產(chǎn)將受到嚴(yán)重的威脅。
材料的疲勞產(chǎn)熱與其疲勞損傷過程有著密切的聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn),在疲勞載荷作用下,施加于金屬材料的機(jī)械功通常以熱量的形式耗散,并同時(shí)造成材料溫度的變化。紅外熱成像技術(shù)可以快速實(shí)
2、時(shí)地獲得被測目標(biāo)的溫度信息。因此,紅外熱成像技術(shù)在金屬材料疲勞行為的研究中獲得了廣泛應(yīng)用。
本文利用紅外熱像儀采集鎂合金在高周疲勞載荷作用下的溫度數(shù)據(jù),并結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)對獲得的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析了不同應(yīng)力水平下AZ31B鎂合金表面溫度變化特征,利用AZ31B鎂合金試件在疲勞載荷下的溫度分布特征信息對其疲勞極限進(jìn)行預(yù)測。
將紅外熱成像儀獲得的溫度數(shù)據(jù)剔除了熱傳導(dǎo)的影響,對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,得到AZ31B鎂合
3、金在高周疲勞載荷下的熱耗散率,論文對疲勞產(chǎn)熱的熱源強(qiáng)度進(jìn)行直接研究,而非通過溫度數(shù)據(jù)間接的分析疲勞產(chǎn)熱過程。當(dāng)施加在AZ31B鎂合金上的應(yīng)力高于其疲勞極限但不超過其屈服極限時(shí),在宏觀疲勞裂紋萌生之前,AZ31B鎂合金試件中心溫度經(jīng)歷了先快速上升,隨后快速下降,最后趨于穩(wěn)定的三個(gè)階段。材料在疲勞載荷下的產(chǎn)熱量的多少取決于其循環(huán)塑性變形能力的大小。AZ31B鎂合金在疲勞載荷作用下產(chǎn)生了嚴(yán)重的加工硬化,導(dǎo)致其塑性變形能力的大幅度下降。進(jìn)一步的
4、,熱耗散率隨著鎂合金塑性變形能力的減弱而降低,同時(shí)引起鎂合金試件中心溫度的快速下降。
在對高周疲勞載荷下AZ31B鎂合金試件中心溫度及熱耗散率演化規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,本文對AZ31B鎂合金試件表面的溫度分布進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在不同應(yīng)力水平下,疲勞試件上的溫度分布呈現(xiàn)不同的規(guī)律。根據(jù)這一規(guī)律,本文提出一種基于試件表面溫度特征的疲勞極限快速測定新方法,即溫度特征法。
利用溫度特征法測得AZ31B鎂合金的疲勞極限平均值為
5、103.84MPa;根據(jù)傳統(tǒng)試驗(yàn)方法測得的疲勞極限為97.29 MPa;利用Luong法測得的AZ31B鎂合金疲勞極限為105.20MPa。三種方法獲得的結(jié)果較為一致。與其他兩種方法相比,溫度特征法能夠在一定程度上節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間和消耗試件的數(shù)量。理想情況下,溫度特征法只需要對一根疲勞試件進(jìn)行一次短時(shí)間的加載便可以測定AZ31B鎂合金的疲勞極限。
本文提出的基于溫度特征的疲勞極限快速測定法同樣適用于446鐵素體不銹鋼。446鐵素體
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