40Cr鋼低周疲勞損傷的內(nèi)耗變化及其壽命估測(cè).pdf

1、內(nèi)耗是固體由于內(nèi)部原因造成的振動(dòng)能量的損耗，工程上用阻尼本領(lǐng)來表示材料的這種固有屬性。疲勞載荷作用下材料或零部件內(nèi)部組織與缺陷的演化、損傷的逐漸累積會(huì)使其內(nèi)稟內(nèi)耗發(fā)生變化，因此可以借助內(nèi)稟內(nèi)耗的測(cè)量來研究金屬疲勞的損傷狀態(tài)，據(jù)此可估測(cè)材料或零部件的疲勞壽命。本文概述了金屬內(nèi)耗和疲勞損傷及壽命的相關(guān)研究，介紹了內(nèi)耗理論和方法在疲勞研究中的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，采用復(fù)合材料試驗(yàn)機(jī)MTS809對(duì)40Cr鋼試樣進(jìn)行了不同程度的拉-拉低周疲勞試驗(yàn)，然

2、后采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀TA-Q800對(duì)損傷后試樣的內(nèi)稟內(nèi)耗進(jìn)行了測(cè)試和分析。結(jié)果表明:
　　(1)40Cr鋼拉-拉低周疲勞的損傷累積可以通過一定溫度下試樣的損耗模量這一內(nèi)耗參量的變化予以表征，根據(jù)參量的變化特征可以估測(cè)疲勞壽命。
　　(2)在溫度為50℃條件下，40Cr鋼拉-拉低周疲勞損傷后試樣的內(nèi)稟內(nèi)耗隨循環(huán)加載數(shù)的變化特征可分為三個(gè)階段。起始階段經(jīng)歷小幅下降之后轉(zhuǎn)為上升，在循環(huán)加載比例至20％時(shí)到達(dá)峰值后轉(zhuǎn)為下降，這種特

3、征符合疲勞早期位錯(cuò)組態(tài)演化造成的內(nèi)稟內(nèi)耗變化機(jī)制，因此該階段與疲勞中位錯(cuò)缺陷的早期演變有關(guān);第二階段，損耗模量呈現(xiàn)單調(diào)遞增變化，這種特征符合與微裂紋擴(kuò)展有關(guān)的內(nèi)稟內(nèi)耗變化機(jī)制，因此該階段屬于疲勞中微裂紋的萌生和穩(wěn)定擴(kuò)展階段;第三階段，損耗模量經(jīng)歷單調(diào)增長(zhǎng)到達(dá)峰值后再次轉(zhuǎn)為下降，這時(shí)試樣已經(jīng)出現(xiàn)明顯的宏觀裂紋，這種特征表示了疲勞裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的開始。
　　(3)40Cr鋼在拉-拉應(yīng)力控制低周疲勞作用下，當(dāng)損耗模量處于初始的變化及隨后的