(1)根据疲劳试验机的央具类型和加载条件,设计了疲劳试样,并进行了16Mn钢的疲劳试验研究,利用成组法测得了试样的疲劳寿命,进而得到了材料的S一Ⅳ曲线,为计算累积损伤打下基础;

　　(2)在三级载荷谱两种不同加载顺序下分别得到试样的疲劳寿命,并与随机载荷下的疲劳寿命作比较,利用Kramer累积损伤模型和几个能够反映载荷次序效应的强度退化公式计算得到两种不同加载顺序下对材料造成的损伤和强度退化值。证明了试验结论的J下确性;

　　根据文献【2u研究分析认为,变幅递增过载的裂纹扩展速率比恒幅过载裂纹扩展速率显著增大,这是由于裂纹闭合的影响,如图3.13,在加载步幅突然增大时,闭合负荷随着循环周数Ⅳ的变化逐渐改变到一个新负荷幅值的常幅加载所特有的水平,裂纹扩展速率如/dN也发生一个瞬变过程。

　　(3)从载荷次序效应对疲劳裂纹扩展速率的影响入手,分析了载荷次序效应对疲劳寿命的影响。载荷次序的变化对裂纹尖端的钝化和塑性区产生很大影响,进而影响裂纹扩展的速率,从而影响裂纹扩展寿命。

　　随着人们对疲劳寿命影响因素的不断认识,载荷作用次序对疲劳寿命的影响将会得到更多人的关注,作者认为在本文的研究中有以下几点不足:

　　上面分别计算得到三级载荷在两种加载顺序下对材料造成的损伤,可以看出,利用Krarner模型能够很好的体现载荷顺序效应,计算结果与试验结论相符,但这不能解释载荷次序效应,目前对于载荷次序效应的研究大多致力于裂纹扩展方面,而对于裂纹形成阶段的研究还不多,这是因为载荷次序效应对裂纹形成的影响远小于裂纹扩展阶段的影响。

　　工程中大多数机械构件都是承受变幅载荷或随机载荷的作用,对这些构件在复杂载荷历程下的寿命分布特征及参数的变化规律一直是人们研究的重点,影响疲劳寿命的因素有很多,而载荷加载次序作为疲劳寿命的影响因素越来越得到更多人的关注,许多研究表明,载荷加载次序对疲劳寿命的影响是不可忽视的,忽视这个重要的影响因素不仅将会对构件的寿命预测造成很大的误差,而且还会造成无法挽回的经济损失。

　　东北大学硕士学位论文第3章载荷作用次序对疲劳寿命影响的试验研究为了比较三级载荷不同加载顺序下的剩余强度,由方程的形式可以看出,只需比较

　　[尺(o)一s]f堡毛兰I在两种加载顺序下的大小即可。经比较得到载荷在高.低加载顺序\川3/

　　下的剩余强度值小于低.高加载顺序下的剩余强度值,所以载荷在高-f氐加载顺序下对材料造成的损伤大于低.高加载顺序下的损伤,这种结论与试验结果相符合。

　　本章通过试验得到了随机载荷作用下试样的疲劳寿命,根据所编制的三级载荷谱在试验机上以高一低、低一高两种不同加载顺序下进行疲劳试验,得到试样的疲劳寿命,并与随机载荷疲劳寿命作比较,利用几个能够反映载荷次序效应的累积损伤模型和强度退化模型求出载荷谱不同加载顺序下的损伤值和强度退化量,进而分析了载荷谱不同加载顺序下造成疲劳寿命差异性的原因。

　　当载荷作用从高一低时,疲劳裂纹在高应力作用下扩展,裂纹尖端塑性区的变化情况同低一高加载顺序一样,但随后作用的是低应力,高应力对其后的低应力产生裂纹扩展迟滞效应,裂纹扩展速度减慢。

　　以上分析只是得到了载荷次序变化对疲劳裂纹扩展速率的影响,疲劳寿命是裂纹形成寿命与裂纹扩展寿命之和,而且大多时候,裂纹扩展速度只占疲劳寿命的很小一部分,对于载荷次序变化对裂纹形成的影响,目前研究还很少。对本试验结果的一个较好的解释是,试样在高一低加载顺序下,先作用的高应力对裂纹形成起了很大的作用,只是在低应力作用下无法达到的效果,所以在高一低加载顺序下疲劳寿命相比低一高加载顺序下更短。

　　载荷作用顺序是影响疲劳寿命的一个重要因素,明确载荷次序效应将会对寿命预测等具有重要的意义。本试验通过对16Mn钢在随机载荷作用下和三级变幅载荷高.低、低.高加载顺序下得到的疲劳寿命,计算累积损伤,分析产生寿命差异性的原因。16Mn钢是一种低合金结构钢,综合力学性能良好,低温冲击韧性、冷冲压和切削性都好,焊接性也较高,广泛用于制造受动负荷的各种焊接钢结构,如桥梁、车辆、管道等结构件。

　　裂纹扩展速率发生瞬变过程是由于:过载作用后,对裂纹扩展有一个影响区,在此影响区内有两个重要因素同时起作用,一个因素是过载产生的残余压应力使裂纹闭合,起延缓作用,另一个因素是裂纹钝化使张开应力减小,起到加速的作用。在刚施加过载

　　(5)对于载荷次序效应的分析和研究目前只致来自于疲劳裂纹扩展阶段,关于其对裂纹形成阶段的影响目前研究的还比较少,所以本论文的分析不是非常全面。

　　载荷作用次序效应作为影响疲劳寿命的一个重要因素,很多专家和学者都对其进行了研究,并在载荷作用次序对疲劳裂纹扩展速率的影响的研究方面取得了一定的成果,

　　加工试样:按照国家标准GB_3075·1982《金属轴向疲劳试验方法》加工疲劳试样,对试样进行机械加工时,需要防止表面的冷作或过热。同时要注意保证同心度,避免试验段横截面的偏心。磨削试样时,磨削深度应当限制在1.2mm以内,并且磨削深度应初步减小,最后的磨削深度不应大于0.05mm。这样,一直磨削到比规定尺寸大0.02mm时为1E。

　　式中:犬(o)=%,c是大于1的常数,主要取决于材料内部损伤的发展规律。

　　假定在载荷&的作用下,也造成了同样的损伤,这种损伤是由绝。次循环造成的,

　　对于载荷次序效应的机理,目前大多致力于载荷次序的变化对疲劳裂纹扩展速率的影响,关于载荷次序对裂纹扩展速率的影响,现在还没有统一的结论。存在以下几个观点:裂纹尖端钝化、裂纹尖端剩余应力的影响、裂纹尖端材料应变硬化、由于塑性引起的裂纹闭合效应、裂纹尖端分叉、裂纹尖端区域产生特殊应力/应变情况等,目前的研究指出,裂纹尖端的剩余压应力以及由裂纹尖端塑性引起的裂纹闭合效应为引起裂纹扩展速率迟滞的主要因素。而其它的一些机理相对而言是次要的因素。所以本论文主要从裂纹尖端的剩余压应力以及由裂纹尖端塑性引起的裂纹闭合效应方面来分析载荷次序效应,进而来分析载荷次序对疲劳寿命的影响。

　　应力减小到一定值后这个塑性区消失,但是随着拉应力的继续减小又出现了一个塑性区,这就是反向塑性区,随着压应力增加所有裂纹的裂尖塑性区都增大,当压应力达到最大值C的时候塑性区也达到最大,在反向塑性区出现残余拉应力,这对裂纹扩展时有利的,紧接着随压应力的减小,反向塑性区迅速减小,当压应力减小到~定值后这种反向塑性区消失。在下一周期中塑性区变化的情况和上述情况相同。裂纹在拉一压应力作用下稳定扩展,当应力从d作用到e时,由于应力幅的增大,裂纹扩展速率增大,第三级应力产生同样的效果。

　　(3)进行疲劳试验时,试样的数目不是很多,由于对疲劳试验结果进行分析时采用的是平均值,这样就造成试验结论的说服力不是很强;

　　(4)在计算累积损伤的过程中,由于累积损伤模型的复杂性,所以进行分析采用的模型不是很多,由于材料损伤及强度退化过程的复杂性,所以有待进一步对其进行分析研究;

　　低.高O.140.31O.4960.999由上表司以看出,载荷谱在两种不I司加载顺序F对材料造成的损伤是不I刊的,载荷谱在高.低加载顺序下对材料造成的损伤大于在低.高加载顺序下造成的损伤。这和试验结果是符合的。

　　也有一些文献认为产生这种寿命差异性原因是因为最先出现的高载荷导致了材料的疲劳强度降低,加速了随后出现的小载荷造成的损伤。这种解释和试验结果比较符合,认为是合理的。