孔边弹塑性变形与疲劳循环次数相关性的试验研究

摘要

飞机起落架、发动机的工作叶片及轮盘等关键部件，在使用过程中由于疲劳累积损伤裂纹，造成突然断裂等失效的现象极为普遍。因此，研究零构件从裂纹成核至微裂纹萌生，再至宏观裂纹的亚临界扩展到零件的最终断裂的全过程的材料行为，建立材料损伤与寿命的联系，提高寿命预测方法，对于发动机结构零件的寿命管理及可靠性控制甚为重要。 研究表明，材料的应变疲劳寿命与裂端的塑性应变有关。因此，研究测量应变集中区域的弹塑性变形及其与疲劳循环次数相关性，对于研究裂纹萌生期的材料损伤或微裂纹的产生，获得材料早期的损伤信息，为预防零件中宏观裂纹的产生及扩展具有十分重要的意义。 本文的研究工作主要基于沈阳发动机设计研究所的委托项目：“发动机关键部件的损伤容限设计方法研究” 主要研究内容如下： 1.对A3钢、硬铝和GH4169三种不同材料的带孔拉伸试件，在疲劳载荷作用下孔边残余应变与疲劳循环次数的相关性进行了实验研究； 2.对GH4169材料单边带孔的拉伸试件，在疲劳载荷作用下孔周残余应变分布及残余变形区形状与疲劳循环次数的相关性进行了实验研究； 3.对A3钢和GH4169两种不同材料的带孔拉伸试件，在疲劳载荷和缓慢循环载荷交替作用下，孔边名义应力～应变关系与疲劳循环次数的相关性进行了实验研究； 4.对GH4169材料的单边带孔拉伸试件，在疲劳载荷和缓慢循环载荷交替作用下，孔周残余应变分布及孔边残余应变与疲劳循环次数的相关性进行了实验研究。 在实验研究中，均使用数字散斑相关法作为弹塑性变形的检测技术。 实验研究中获得了孔边残余应变与疲劳循环次数的相关性、孔周残余应变分布及残余变形区形状与疲劳循环次数的相关性、孔边名义应力～应变关系与疲劳循环次数的相关性等一系列的重要实验结果。实验研究结果对于建立材料损伤与寿命的联系、探索寿命预测方法等极为重要。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章孔周残余变形与疲劳循环次数相关性的实验研究

第三章孔边循环应变与疲劳循环次数相关性的实验研究

第四章全文总结

参考文献

作者在攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢