GCr15鋼超高周疲勞行為的研究.pdf

1、傳統(tǒng)疲勞設(shè)計觀點認(rèn)為，疲勞試驗只要做到10<'7>周次的應(yīng)力循環(huán)，就可以滿足機械和工程結(jié)構(gòu)的安全使用?？墒墙陙?，隨著現(xiàn)代機械向高速和大型化方向的發(fā)展，許多機械和工程結(jié)構(gòu)，如高速鐵路的機車車輛結(jié)構(gòu)及零部件、鋼軌、發(fā)動機零部件等在承受10<'7>～10<'9>周次應(yīng)力循環(huán)載荷后的超高周區(qū)域，疲勞破壞仍然發(fā)生。因此，傳統(tǒng)的疲勞設(shè)計規(guī)范和壽命預(yù)測方法已經(jīng)不能滿足超高周區(qū)域機械設(shè)備的使用要求，超高周疲勞行為和試驗方法的研究已經(jīng)成為疲勞研究者必須

2、面臨的一項重要課題。 本文以強度等級較高的GCr15軸承鋼為研究對象，以旋轉(zhuǎn)彎曲和常規(guī)軸向加載疲勞試驗為主，超聲疲勞試驗為輔的試驗方法，開展了10<'7>～10<'10>壽命范圍的超高周疲勞行為的研究，具體表述如下： 使用電子顯微鏡和Leica光學(xué)顯微鏡對裂紋萌生位置及其附近的特征進行了詳細(xì)觀察，分析了GCr15軸承鋼在三種試驗下的裂紋萌生機制，可以分為表面裂紋萌生機制和內(nèi)部裂紋萌生機制。 得到了該材料在三種試驗

3、下的疲勞S-N曲線，比較分析了三種試驗下的疲勞S-N曲線的特征，同時驗證了旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞S-N數(shù)據(jù)能較好的服從威布爾分布，得到了該材料旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞P-S-N曲線。 使用SEV預(yù)測方法預(yù)測了該材料的最大夾雜尺寸，同時使用Murakami方程推定了該材料的疲勞強度。 通過對裂紋的萌生位置的初期應(yīng)力強度因子幅值△K<,ini>的計算，分析了裂紋萌生及擴展的斷裂力學(xué)條件。 通過旋轉(zhuǎn)彎曲、超聲和常規(guī)軸向加載疲勞試驗結(jié)果的比較