细晶铜的低周疲劳行为

摘要

铜是我国消费量仅次于铝的有色金属材料，它是航空航天、交通运输和国防军工建设中的主要材料之一，而决定铜材料应用范围的最重要的判据就是它的疲劳性能。
　　本文研究细晶铜在常温环境下，由应变控制的轴向单级和多级拉伸-拉伸低周疲劳行为。结果显示，所有的材料都经历了循环硬化→循环稳定→循环硬化的过程，并且施加的应变幅值越高，材料发生循环硬化的速率就越快，到达循环稳定的时间就越早。单级加载下的疲劳寿命随着应变幅值的增加而减小，多级加载的疲劳寿命由于受到加载历史、载荷间的相互作用的影响，呈现相对较复杂的变化。当应变幅值由高向低转变时，多级加载的疲劳寿命高于单级高幅值加载的疲劳寿命，却低于单级低幅值加载的疲劳寿命。然而，当幅值由低向高转变时，多级加载的疲劳寿命不仅高于单级高幅值加载的疲劳寿命，有时甚至也高于单级低幅值加载的疲劳寿命。
　　对最基本的线性Miner-Plamgren理论以及Z.Hashin和A.Rotem提出的第一类和第二类修正型指数非线性疲劳损伤理论进行验证，发现三者对材料疲劳寿命的预测精度都不尽如人意，但是相对而言，对High-Low多级加载疲劳寿命的预测分散度要明显好于对Low-High多级加载疲劳寿命的预测。三种理论在预测Low-High多级加载的疲劳寿命时是非常安全的，而在预测High-Low多级加载的疲劳寿命时却相对危险。
　　最后，通过对疲劳断口形貌特征的观察，揭示了多晶铜的断裂过程包括裂纹在表面成核和裂纹扩展直至断裂，应变幅值是造成断口呈不同形貌的主要因素。

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1 绪论

1.1 铜材料的性能和应用

1.2 现有的关于细晶材料疲劳性能的研究成果

1.3积累疲劳损伤理论的发展

1.4本论文的研究内容与意义

2 样品制备

2.1样品表面处理

2.2 晶粒尺寸的测量

3 常温下的静力拉伸实验

4 常温下轴向单级拉伸-拉伸低周疲劳实验

4.1失效准则的确定

4.2 试样尺寸的影响

5 常温下轴向多级拉伸-拉伸低周疲劳实验

6 断口分析

7 总结

致谢

参考文献