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1、试验研究 QStE380TM SEW092钢疲劳性能研究 孙春方 (同济大学工程力学与技术系,上海200092) 摘 要:对QStE380TM SEW092材料进行疲劳试验,得到了应力2寿命曲线,当0. 1时,N= 6. 7221041 - 13. 196 ,0. 1= 335MPa ;得到了应变疲劳特性 / 2 = 919(2Nf) - 0. 092 3 , p/ 2 = 1. 08(2Nf) - 0. 759 9 , / 2 = 912( p / 2) 0. 120 4。其裂纹扩展速率为 :当da/ dN510 - 5mm/ 周,da/ dN= 1. 04110 - 9( K) 3. 30
2、1 2 ;当da/ dN 0. 1= 335MPa时 N= 6. 7221041- 13. 196 升降法测定的疲劳极限0. 1= 335MPa。 将按升降法测定的疲劳极限和用成组试验法测 定的中值疲劳寿命合并绘制S2N曲线,见图1。 图1 S2N曲线 Fig. 1 S2Ncurve 3. 2 低周疲劳试验 由于试验材料为板材,厚度为4. 5mm ,为了能 使试样在试验过程中不致失稳,采用了标距为5mm 的引伸计,试样截面尺寸4. 5mm4. 5mm ,平行长 度7mm ,见图2。 应变方向为轧制方向,试验设备为Instron1343 电液伺服疲劳试验机,全应变控制,三角波,应变比 R= -
3、1。试验过程中保持应变速率恒定,将总应变 幅 t/ 2分为1. 125 % ,0. 892 % ,0. 596 % ,0. 41 % , 图2 试样尺寸(mm) Fig. 2 Dimension of specimen 0. 25 %和0. 163 %六级。每级试验做3根试样,将 每级试验的3根试样的寿命反复数2Nf平均,2Nf 为试样的最大拉伸载荷下降到原先的70 %的循环 数。应力也取均值,结果见表4。 表4 循环应力2应变试验数据 Tab. 4 The date of cyclical stress2strain testing t 2 ( %) 2 / MPa e 2 ( %) p 2
4、 ( %)2Nf/次 1. 1255140. 2570. 858398 0. 8925120. 2560. 636666 0. 5964560. 2280. 3682 871 0. 414040. 2020. 2086 120 0. 253720. 1860. 06420 375 0. 1633070. 1530. 01128 044 从表4可得 t/ 222Nf, e/ 222Nf及 p/ 22 2Nf曲线,见图3。 图3 应变2寿命曲线 Fig. 3 Strain2life curve t/ 2 = ( e/ 2) + p/ 2 e/ 2 = / 2E 应变疲劳寿命关系式 /2= f(2N
5、f) b p/2= f(2Nf) C 循环应力2应变特性 /2=K( p/2) n 从表4用最小二乘法线性回归可得应变疲劳 参数: 67 孙春方:QStE380TM SEW092钢疲劳性能研究 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 循环硬化指数n= 0. 120 4 循环强度系数K= 912MPa 相关系数r= 0. 989 6 疲劳强度系数 f= 919MPa 疲劳强度指数b= - 0. 092 3 相关系数r= 0. 988 6 疲劳延性系数 f=
6、1. 08 疲劳延性指数c= - 0. 759 9 相关系数r= 0. 990 2 因此,QStE380TM SEW092钢应变疲劳性能为 /2=919(2Nf) -0.092 3 p/2=1.08(2Nf) -0.759 9 /2=912( p/2) 0.120 4 3. 3 裂纹扩展速率da/ dN 试样采用CT试样W= 50 ,线切割长度a= 10mm ,试样设备为Instron1343电液伺服疲劳试验 机,波形为正弦波,频率20Hz ,试验过程中保持应力 比r= 0. 1。裂纹长度测量采用读数显微镜,精度为 0. 01mm。图4为3根试样测得的裂纹扩展速率 da/ dN与应力强度因子幅
7、度K之间的关系。结 果表明,da/ dN与K间符合Paris公式,即da/ dN=C( K) m 。 当da/ dN510 - 5mm/ 周 da/ dN= 1. 04110 - 9( K) 3. 301 2 当da/ dN 5105)、 载荷比较稳定的工况。当应力水 平较高、 零构件的危险点发生屈服、 寿命较短(如0. 1 = 335MPa时,N= 6. 7221041- 13. 796。 (2)由低周疲劳试验得到该钢的应变2寿命曲 线,其中包括循环硬化指数n= 0. 120 4 ,循环强度 系数K= 912MPa ,疲劳强度指数b= - 0. 092 3 , 疲劳延性指数c= - 0. 7
8、59 9 ,疲劳强度系数 f= 919MPa ,疲劳延性系数 f= 1. 08。 (3) QStE380TM SEW092钢裂纹扩展速率 da/ dN: 当da/ dN510 - 5mm/ 周,da/ dN= 2. 236 4 10 - 9( K) 3. 154 1 ; 当da/ dN 510 - 5mm/ 周,da/ dN= 1. 541 4710 - 14( K) 8. 644。 参考文献: 1 徐 灏.疲劳强度M.北京:高等教育出版社, 1988. 131 - 162. 2 GB/ T15248 - 1994 ,金属材料轴向等幅低循环疲劳试 验方法S. 3 GB3075 - 82 ,金属轴向疲劳试验方法S. 4 GB/ T6398 - 2000 ,金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方 法S. 77 孙春方:QStE380TM SEW092钢疲劳性能研究 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/