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加载频率对高强钢GCr15超高周疲劳行为的影响

胡远培  洪友士  
【摘要】:近些年来,超高周疲劳研究越来越受到国内外学者的重视,而超声疲劳试验机的发展为研究材料的超高周疲劳带来了巨大的便利。与常规频率下的传统疲劳实验相比,超声疲劳实验技术大大节约了实验时间,已成为研究超高周疲劳不可或缺的一项实验技术。但与此同时,超声频率也给疲劳研究带来了一些问题,例如超声频率可能导致疲劳强度和寿命的提高、试样温度的升高等,为便于研究,将其统称为频率效应。本文以高强钢GCr15为例,分别在旋转弯曲疲劳试验机、高频疲劳试验机和超声疲劳试验机上进行了三种不同加载频率(52.5 Hz、260 Hz、20 kHz)下的超高周疲劳实验研究。从三种疲劳实验的S-N曲线上明显看出频率效应的存在。从本质上来说,加载频率对疲劳性能的影响是改变了加载的应变率。本文还对GCr15在MTS-810材料试验机和Hopkinson压杆实验装置上做了三种应变率(10~(-4)s~(-1)、10~(-3)s~(-1)、500 s~(-1))下的力学性能实验,实验结果显示随着加载应变率的提高,材料的拉伸强度和屈服强度逐渐增加。本文从加载频率、应变率、温度等多方面系统地研究了GCr15的频率效应,揭示了相关机理并对工程应用具有重要意义。

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