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正文:
残余应力对材料疲劳极限的影响类似于叠加静平均应力的影
响,所不同的是在试验全过程中可通过外载荷保持平
均应力不变,而施加循环应力以产生任何循环塑性变形可使残余
应力松弛。显然,如果在试验初期循环应力的大小足以使残余应
力松弛,则残余应力对后来的疲劳强度没有多少影响。由此可
见,如果所加的名义应力低于材料的普通疲劳极限,则所产生的
残余应力对切口零件的疲劳强度具有最大的影响,此影响随切口
锐度和材料的屈服应力与疲劳极限之比值的增大而增大。可以预
期,未松弛的残余应力对导致
微观裂纹萌生和扩展所需的最小交
变剪应力无明显的影响,但对宏观裂纹后来的扩展可能有很大的
影响。因此,充分大而深的残余压应力将阻止宏观裂纹张开,从而
阻滞其生长或使其保持静止,直到应力级提高为止。另一方面,
残余拉应jI=}将使裂纹张开,从而使裂纹接着更易扩展,这样就导
致拉应力范围增大。对于一定的应力范围,残余压应力将使微观
裂纹与宏观裂纹生长期之间的转变期延长。因此,如果对表层中
产生很高残余压应力的普通试样或切口根部周围产生很高残余压
应力的切口试样所加的应力级使其经过很长的耐久期后断裂,就
会发现裂纹必定以相当大的距离生长成微观裂纹而穿过受残余应
力影响的材料体积,最后才生长成垂直于载荷方向的宏观裂纹。
这样就产生了具有明显剪切唇的断口,该剪切唇是从普通试样的
表面或从切口试样的切口根部延伸到断口的。
如果残余压应力仅影响薄的表层,而对于一定的循环载荷
和材料,该表层的厚度小于微观裂纹转变为宏观裂纹的深度
则当该应力级等于或略高于使无残余应力的材料中表
面微观裂纹扩展到同样深度所需的应力级时,表面微观裂纹就能
在循环分剪应力的作用下穿过表层而生长。由此可见,如果普通
试样或切口试样的疲劳极限因表面有残余压应力而明显提高,则
在表层中很可能已产生了微观裂纹,但不致生长。其S一Ⅳ曲线
上有限寿命区段的斜率将小于未经处理的相同试样的斜率。裂纹
一旦穿入了材料的受影响层,在一定应力级下的裂纹生长速率就
与未经处理的试样的裂纹生长速率相同,而寿命之差就是使裂纹
穿入受影响层所需的循环次数。循环应力级愈高,则寿命之差愈
小,因为除此以外,微观裂纹更易达到宏观裂纹期,而残余应力
也更易松弛。
出自http://www.bjsgyq.com/
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