一种新的多轴疲劳损伤参量

1 9 9 7年 4 月第 18 卷第 2 期东 北 大 学 学 报 ; 自 然 科 学 版 o n N A p r. 1 9 9 7V o o. 2一种新的多轴疲劳损伤参量 王德俊 周志革; 东北大学机械工程学院 110006 基于临界面法提出一种与加载路径无关的多轴疲劳损伤参量 并利用 V 则将两参数合成一个等效损伤参量 . 结果表明 也可用在非比例加载条件下 . 用其预测多轴疲劳寿命 15 个因子之内 多轴疲劳 非比例加载 寿命预测 14服役中的工程零部件通常承受多轴循环载荷作用 . 即使在单轴外载作用下 其局部仍为多轴应力状态 . 尤其在循环载荷分量以不同的相位作用时 即发生了非比例加载现象 . 对于比例应变控制加载 但在非比例加载下 会使材料产生附加强化 1 . 目前对于多轴疲劳寿命预测多选用临界面法 文献2 对比例加载和非比例加载分别提出如下两种形式的损伤参量 P$ Cm + S f N 比例加载 S 1S$ Cm 1 + S S2m 1 j = f N 非比例加载 S 2Cm 别为临界面上的最大剪切应变和法向应变 j 为材料常数 本身物理意义不明确 扭薄壁试件为研究对象 m n 变化特点的基础上 并结合 M an 程进行了多轴疲劳寿命预测 轴循环加载下在应变变化特性对于多轴拉 2扭薄壁试件如图 1 所示 施加应变可由应变张量来表示 Ex x 12 Cx y 012 Cx y - x 00 0 - x3996206207 收到 . 男 男 博士生导师 编号 1995o., 拉 2扭试件上的应变状态如果加载为正弦波 x = Ea 4y = Ca t - 5$ E 2$ C 2当 U= 0 时为比例加载 U 180 角平面上的应变为 E= 1- x x + 1+ x x co 12 Cx y 6- 1+ x Cx y co 74S 7E= 12 21 + M+ + t - 81 + + t - 9临界面上最大剪应变与法向应变变化特性最大剪切应变 222法向应变 N= 1+ 1- G= - + K= 求导 取最大值的极值角 14 2K1 + 1 + 10108m 变化规律 ax Cm ax t + 11 En t - 12N+ 图 2a 为比例加载下 U= 0时间的变化关系 Cm n 是同相的 n 的波动幅值较小 . 图 2施加相同的等效应变 5和 90时的 Cm 化曲线 . 从中可以看出 但 幅值随相位差的增大而增大较明显 北大学学报 ; 自然科学版 G 第 18 卷 1995o., 于临界面法的多轴疲劳损伤参量临界面法大多数采用具有最大法向应变的最大剪切平面做为临界损伤平面 m 为构造损伤参量的两个基本参数 . 比例加载下 m 是同相的 n 和 M 3 所提出的临界面理论可以画成恒定的疲劳寿命等值线 疲劳寿命一般会比比例加载下的要低 1. 为了考虑非比例加载的影响 使其对比例和非比例加载都适用 由于疲劳裂纹生长是沿着裂纹尖端剪切带的聚合过程 文献 4 经观测指出 文献 6 用最大剪切应变和法向应变程建立了式 1取得了较好的效果 扭疲劳试件 a 中可以看出 m 、 B 间的法向应变程 非常小的 n 的最大变化范围 . 在 U= 45的非比例加载下 图 2明显的增大 = 90的非比例加载下 图 2其 A 、 B 间的 已达到最大 这说明 Cm 如果利用 V 则将 Cm 并做为临界面上的疲劳损伤控制参量 $ = + 1 3$ Cm 1 2 13 1 2$ 1 + co sN+ 1413 an 程相联系即可得出多轴疲劳损伤公式 $ = 2N 2N 15f 单轴疲劳材料常数 YN f 为疲劳寿命 由式 13$ = $ 1615在单轴加载条件下 13 = $ 13 $ Cm $ E 2 1715 an 程 本文所提出的多轴疲劳损伤参量可做为一个统一的损伤准则 . 既可应用在比例包括单轴 又可用在非比例加载下 把 Cm 成一个等效应变 又抓住了多轴疲劳破坏机制的本质 便于工程应用 验验证试验所用材料为正火 45 钢 1 25 薄壁管 . 在拉 2扭疲531第 2 期 尚德广等 1995o., 预测寿命与实测寿命的比较比例加载路径 非比例加载路径 T 进行试验 加载频率 0108 0116 H z. 比例加载路径分别为单轴 45比例加较 . 非比例加载路径为 U= 45 不同椭圆和圆形应变路径 . 其中 3 . $ 选用016% 两种应变幅 . 图 3 为用本文所提出的损伤参量来预测多轴疲劳寿命结果与试验值的比较 因子的误差之内 . 其中式 ; 15 f = 843 M f= 013269- 01105- 论1S 临界面上的法向应变在 Cm 3n 是影响多轴疲劳损伤的一个重要参量 .2S 分析计算表明 临界面上的 Cm 同相的 Cm n 间存在相位差 .3S 提出一种多轴疲劳损伤参量 经试验验证 结果是令人满意的 . 但对于其它类型试件和试验条件 参考文献1 a n M W. L A J 2282 A KB n M W KM J. B 16 at 80. L 203 2103 B n M W KM J. A ry fo r m 65 737554 Jo H KB n M W KM J. n M W KM T P 853. Ph 1985. 569 5855 A s R W KB n M W. E n M W KM B L 641 6586 W H KB n M W. A fo r 12298A N fo r M u am eg W h ig A fo r m is p on Bo th of no rm al in th 北大学学报 ; 自然科学版 G 第 18 卷 1995o., A n is m w bo th T he p in th is m ay be p o r It is to p m E rs w 15 m p R 预 报缺口件长短裂纹的分界及其确定尚德广王德俊韩楠林以 45 号钢正火材料单边 V 形缺口试件为研究对象 利用弹塑性断裂力学理论 积分的概念 此方法具有明确的物理意义 液压系统油温的神经网络高精度控制何洪周恩涛孙薇周士昌为满足液压系统油温的高精度控制要求 例混合式冷却系统 提高了系统的可靠性 . 针对