AZ91鎂合金單軸棘輪效應(yīng)及低周疲勞行為研究.pdf

1、鎂合金作為一種輕質(zhì)高性能金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車、航空、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，對其疲勞性能的要求也越來越高。然而，鎂合金零部件在實際服役過程中不可避免地承受非對稱循環(huán)應(yīng)力，產(chǎn)生棘輪效應(yīng)，將嚴(yán)重影響其疲勞性能。因此，對這類構(gòu)件進(jìn)行疲勞可靠性設(shè)計時，需要考慮材料/零部件的棘輪效應(yīng)及其對疲勞行為的影響。本文研究了AZ91鎂合金的單軸棘輪效應(yīng)和低周疲勞行為特點，探明了材料在棘輪效應(yīng)和低周疲勞行為作用下的失效機(jī)理。研究內(nèi)容與主要成果包括以下四方面

2、:
　　 (1)通過對AZ91鎂合金進(jìn)行非對稱應(yīng)力循環(huán)實驗，研究了材料的循環(huán)特性和單軸棘輪效應(yīng)特性，結(jié)果表明:在室溫下材料先呈現(xiàn)循環(huán)硬化特性，后呈現(xiàn)一定的循環(huán)軟化特性;材料的單軸棘輪應(yīng)變隨平均應(yīng)力、應(yīng)力幅值、峰值應(yīng)力的增大和峰/谷保載時間的增加而提高，而且應(yīng)力加載史對棘輪應(yīng)變的影響顯著。此外，由于軋制鎂合金板材具有各向異性特征，導(dǎo)致材料軋制方向的棘輪效應(yīng)較橫向方向更為突出。
　　 (2)基于材料疲勞失效過程中的能量耗散機(jī)

3、理，研究了各種工況參數(shù)對低周疲勞行為的影響規(guī)律，結(jié)果表明:低周疲勞失效壽命隨平均應(yīng)力、應(yīng)力幅值、峰值應(yīng)力的增大而降低，隨應(yīng)力比的增加而提高。
　　 (3)基于低周疲勞失效壽命實驗結(jié)果，綜合考慮非對稱循環(huán)加載工況參數(shù)對疲勞壽命的影響，通過修正Basquin模型中的疲勞強(qiáng)度系數(shù)和疲勞強(qiáng)度指數(shù)，建立了AZ91鎂合金低周疲勞失效壽命的預(yù)測模型，其預(yù)測值與實驗結(jié)果的誤差分散度僅為23.77％，因此該模型具有較高預(yù)測精度。
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