基于能量耗散理论的疲劳试验研究

摘要

本文希望通过研究温度及表面微观形貌的变化来实现对能量耗散变化的全面研究，进而完善疲劳能量耗散理论。 在研究的过程中，分析了纯铜疲劳过程中的能量耗散过程，发现材料形变过程中消耗的机械功以多种能量形式耗散。其中绝大部分是以热耗散的形式散失于环境中和以显微结构畸变的形式贮存于材料中。通过分析热耗散及储能的变化规律，发现热耗散的不均匀分布使材料单元间产生热传导、材料与环境间产生热交换，并在材料中形成局域温度场；储能的变化引起材料微观结构的变化，甚至表面微观形貌的变化，它与材料的损伤状态是直接相关的。 介绍了疲劳过程中机械能耗的测试方法和结果。纯铜是Masing材料，在疲劳过程中发生循环蠕变，其循环应力应变曲线分为三个阶段。循环滞回能在循环初期呈快速升高的趋势，随后逐渐趋于稳定，在疲劳破坏发生前的最后阶段又迅速衰减，其大小随着应力水平的增加而增加。累积塑性应变能随着加载频率及应力水平的增加而增加，与疲劳寿命在半对数坐标下呈线性关系。 运用高精度的红外热像仪和远距离高倍显微镜同步测量了光滑纯铜试样与缺口纯铜试样在静拉伸过程和疲劳过程中的温度变化与表面微观形貌变化。试样在变形的过程中，其表面温度变化与表面微观形貌变化存在明显的相关性，且两者随着试样形状、加载方式的不同而出现不同的变化。根据热传导的傅立叶定律、能量耗散控制方程及有限元分析，发现温度与储能(表面微观形貌)在能量的基础上存在一定的联系，由于时间及试验手段的限制，并没有得出这一确切关系。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章疲劳过程中的能量耗散规律

第三章低周疲劳能量耗散试验

3.1引言

3.2试验方法

3.3等幅低周疲劳试验

3.4循环加载过程中的温度响应和微观形貌变化

3.5单调加载过程中的温度响应与微观形貌变化

3.6小结

第四章疲劳试验结果分析

第五章总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间所发表的发表论文

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