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《40crnimoa鋼超高周疲勞行為研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、博士論文40CrNiMoA鋼超蹣周疲勞行為研究摘要超聲疲勞具有頻率高、振幅小、循環(huán)周次高以及歷時短的特點，是航空、航天器以及其它機械構(gòu)件失效的誘因之一。僵已有的研究主要集中予107循環(huán)周次以下，且不夠深入與系統(tǒng)，更鮮見有超高周疲勞與材料微觀組織之間關(guān)系的研究。而在高技術(shù)領(lǐng)域服役的構(gòu)鋒的疲勞失效卻時常發(fā)生在10s循環(huán)周次以上。因此，研究108循環(huán)周次以上的超高周疲勞行為具有重要的理論與實際意義。本文應(yīng)用超聲疲勞試驗技術(shù)(20kHz)，以特定的超聲焊接工具頭40CrNiMoA鋼為研究對象，研究了微觀結(jié)構(gòu)與40CrNiMoA鋼超聲疲勞行為之間的關(guān)系，獲得了lO
2、s循環(huán)周次以上的J
3、煦力．壽命(S—_N)曲線。由于超聲焊接工具頭的實際工作頻率和振動狀態(tài)與本文超聲疲勞試驗相同，因此試驗結(jié)梁真實反映了超聲焊接工具頭的疲勞特性。，研究結(jié)果表明：表面處理可以顯著提高工件的超聲疲勞壽命，尤其是滲氮處理；高的超聲疲勞壽命對應(yīng)著強韌配合的微觀組織，而與晶粒尺寸關(guān)系不大，尤其是在低應(yīng)力狀態(tài)下。此外，本文還發(fā)現(xiàn)40CrNiMoA鋼在超過lO7循環(huán)周次后仍然發(fā)生疲勞斷裂，不存在疲勞極限，且S—-N曲線具有兩種不同的形狀特征，即“持續(xù)下降型"和“階梯下降型"，其原因在于微觀組織的不同。試樣斷日顯微分析顯示：超聲疲勞載荷下，裂紋均在試樣
4、表面或次表藹缺陷處萌生，然后向里擴展，斷口具有解理及準解理斷裂特征。且最后斷裂區(qū)所占比例較小。祝理分析認為，當試樣內(nèi)部沒有明顯夾雜物、我穴等缺陷時，超高周循環(huán)條件下疲勞裂紋會從表面萌生。由于多晶體各晶粒變形的不均勻性，少數(shù)承受應(yīng)力集中的晶粒會產(chǎn)生塑性應(yīng)變，這樣每一循環(huán)造成的不可逆應(yīng)交，經(jīng)過足夠長的循環(huán)周次后會萌生疲勞裂紋而導(dǎo)致工件疲勞失效。本文應(yīng)用ANSYS軟件對表面萌生裂紋的超聲疲勞試樣進行了建模和模態(tài)分析，提出了超聲振動載荷下40CrNiMoA鋼應(yīng)力強度因子確定及計算的方法。計算結(jié)果表明，半橢圓裂紋前沿的應(yīng)力強度因子隨著裂紋深度的增大而增大。能量法與
5、位移法確定的應(yīng)力強度因子變化趨勢相同，誤差在5％以內(nèi)。關(guān)鍵詞：超聲疲勞，S—N藍線，應(yīng)力強度因子，疲勞裂紋萌生，+40CrNiMoA鋼捅要博上論文AbstractUltrasonicfatigueischaracterizedby赫醇frequency,lowamplitude，longfatiguecyclesandshorttime，andisoneofinducedfactorsofthefailureofaerospacecraffsandothel"mechanicalcomponents．However,theexistingstudieso
6、nfatiguemanlyconcentratedonlow。cyclefatiguewithcycleslessthan10’．butwerenotmadethoroughlyandsystematically．LittleknownisaboutstudiesofrelationshipbetweenVery-high—cyclefatiguewithmicrostructuresofmaterial。Butinmanyhigh·techindustrial蠡dds，fatiguefailureofcomponentsOCCURStouptol06c
7、yclesormore．Therefore，itisofsignificancetheoryandpracticalmeaningtostudybehaviorofvery-·high·-cyclefatiguemore氆an106cycles．Takingthespecificultrasonicweldingprobewim40CrNiMoAsteel勰theresearchobject．Therelationshipbetweenmicrostructureswithultrasonicfatiguebehaviorwith40C娥iMoAstee
8、lhasbeenstudiedbytheultrasonicfatiguetest(20kHz)。andS．Ncalvesover106cyclesareobtained．Becauseoftheactualworkingfrequencyandvibrationconditionoftheprobeassameasthosetheultrasonicfatiguetest．thetestingresultsreflecttheultrasonicfatiguecharacteristicsoftheultrasonicweldingprobe．Ther
9、esultsshowthattheultrasonicfatiguelireof
