疲勞損傷過程熱耗散與微觀形貌的同步測量.pdf

1、本文運用高精度的紅外熱像儀和遠(yuǎn)距離高倍顯微鏡，通過試驗觀測到純銅試樣疲勞過程中，自熱溫度變化分三個階段：起始上升階段，穩(wěn)定階段，斷裂溫升階段。并發(fā)現(xiàn)表面溫升和應(yīng)力水平及加載頻率有關(guān)。 在疲勞初始階段，顯微結(jié)構(gòu)變化時產(chǎn)生的熱量幾乎都用于提高試樣的溫度，所以此時溫度上升較快；進入穩(wěn)定循環(huán)階段后，隨著循環(huán)數(shù)的增加，溫度呈現(xiàn)緩慢上升，試樣表面裂紋數(shù)量隨疲勞周次逐漸增加，表面形貌變化緩慢；在宏觀裂紋擴展階段，由于裂尖處的能量要快速釋放，使

2、得試樣表面溫度急劇上升，而且由于材料內(nèi)部累積的塑性變形能越來越大，引起相應(yīng)的表面微觀形貌發(fā)生明顯的變化，此階段產(chǎn)生了非常明顯的頸縮現(xiàn)象，越靠近斷口附近，試樣的表面越粗糙。 研究表明，溫度的變化與熱耗散的變化具有自相似性，且能夠反映材料疲勞變化的不同過程，表面微觀形貌的變化與儲能的變化是一致的，它反映了材料疲勞變化的不同狀態(tài)，把這兩者結(jié)合來研究疲勞能量耗散規(guī)律是一種比較全面也比較科學(xué)的方法。作者利用紅外熱像圖結(jié)合微觀形貌變化圖分析

3、了材料溫度變化，發(fā)現(xiàn)溫度在指定區(qū)域的變化最快，材料表面在該區(qū)域逐漸變得粗糙，這里也是試樣形變集中區(qū)域通過試驗研究得到幾點結(jié)論： (1) 表面溫度場與損傷具有一致性，可以監(jiān)測損傷的起始與演化。 (2) 溫度場與表面形貌的變化具有相關(guān)性，可以作為疲勞損傷度量的依據(jù)。 (3) 需要對表面微觀形貌的定量分析來研究熱耗散與損傷的關(guān)系。但是由于時間的緣故作者僅對熱耗散和微觀形貌的演化作了定性分析，并沒有得出二者的確切關(guān)系。為