15-5PH高強鋼中心孔噴丸構件的疲勞壽命預測研究.pdf

1、疲勞失效是航空、機械、船舶工業(yè)等領域結構中最常見的破壞形式。疲勞破壞常發(fā)生在結構的應力集中部位，如鉚釘孔、緊固件和鍵槽等。因此，工程上經(jīng)常采用噴丸強化工藝來提高這些應力集中部位的疲勞強度和壽命。在實際應用中，許多機械結構常在隨機載荷作用下工作，隨機疲勞破壞是其主要失效形式。因此，研究噴丸強化缺口件在恒幅和變幅載荷作用下的疲勞強度與壽命預測方法具有重要的工程實際意義。
　　本文首先開展了15-5PH中心孔噴丸試樣在兩種應力比（R=-

2、1和R=0.06）下的恒幅疲勞試驗，采用成組法獲得了不同應力幅下的疲勞壽命數(shù)據(jù);并采用正態(tài)分布假設，進一步確定出試樣在不同存活率下的p-S-N曲線;結合六種平均應力修正模型，研究了其對非對稱循環(huán)疲勞極限的預測能力。結果表明:SWT模型可以較好地描述平均應力對試樣疲勞性能的影響，而Goodman模型、Soderberg模型、Gerber模型和Morrow模型得到的結果均偏小，Walker模型的預測結果則偏大。
　　基于FKM(Ana

3、lytical Strength Assessment of Components in Mechanical Engineering)方法，本文分別確定出15-5PH中心孔噴丸試樣疲勞缺口系數(shù)和表面粗糙度修正系數(shù)，并重點研究了表面強化系數(shù)的取值方法。在此基礎上，預測了中心孔噴丸試樣在兩種應力比下的疲勞極限。計算結果表明，當R=-1時，預測值與實驗值非常接近，誤差僅為5.55％;當R=0.06時，計算值與實驗值誤差約為21.46％。由此

4、得出:應用FKM方法計算15-5PH中心孔噴丸構件的疲勞極限總體可以得到較好的預測結果。
　　本文進一步開展了15-5 PH中心孔噴丸強化試樣在Mini-Twist載荷譜作用下的隨機疲勞試驗，獲得了試樣在三種應力水平下的隨機疲勞壽命。并采用FKM方法，預估了試樣在該載荷譜下的隨機疲勞壽命。通過預估壽命與測試壽命比較表明:在低應力下，預測值和試驗值比較接近，誤差不超過1倍;而在高應力下，預測值和試驗值最大差別接近4倍。論文還對上述誤