許多工程結(jié)構(gòu)在服役過程中往往承受著復(fù)雜的多軸疲勞載荷,僅靠單軸載荷來簡化復(fù)雜載荷狀態(tài)的失效預(yù)測方法將不再適用。因此,準確預(yù)測復(fù)雜載荷下工程結(jié)構(gòu)的多軸疲勞失效行為對提高結(jié)構(gòu)安全性具有重要意義。疲勞裂紋萌生及擴展是疲勞失效行為最直觀的反應(yīng),針對2A12-T4鋁合金實心圓棒試件,在相同的等效von Mises應(yīng)力幅值下,開展了不同應(yīng)力幅比下的多軸疲勞試驗。采用金相顯微鏡對試件表面裂紋萌生及擴展行為進行了觀測,研究了不同應(yīng)力幅比下試件表面裂紋形態(tài)及擴展路徑,探討了不同應(yīng)力幅比下2A12-T4鋁合金多軸疲勞失效行為。結(jié)果表明,對于2A12-T4鋁合金,試件表面均存在多條裂紋,導(dǎo)致疲勞破壞的主裂紋只有1條;裂紋萌生方向接近于最大切應(yīng)力幅值平面,裂紋擴展第Ⅰ階段的長度與方向同時受到應(yīng)力幅比的影響;主裂紋擴展路徑主要沿著最大切應(yīng)力幅值平面,最大切應(yīng)力幅值是引起2A12-T4鋁合金多軸疲勞失效的主要控制參量。 

【文章來源】：重慶大學(xué)學(xué)報. 2020,43(10)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

2A12-T4鋁合金疲勞試樣

在每個試件加載到一定循環(huán)數(shù)后,從試驗機上取下試件,用金相顯微鏡觀察并記錄試件表面的裂紋形態(tài),繼續(xù)進行試驗加載,并重復(fù)上述過程,直至試件完全斷裂。由于在高倍顯微鏡下每次觀測區(qū)域較小,需要多次平移和旋轉(zhuǎn)試件,以保證記錄試件表面任意位置可能出現(xiàn)的裂紋。加載時取相同的等效von-Mises應(yīng)力幅值σeq,a=300 MPa,應(yīng)力幅比λ為切向應(yīng)力幅與軸向應(yīng)力幅之比,等效von-Mises應(yīng)力幅值及應(yīng)力幅比分別如下所示:

由于疲勞加載下,通常認為最大切應(yīng)力幅值與最大正應(yīng)力為影響疲勞失效的2個重要應(yīng)力分量[2,5],因此,為了便于分析裂紋的萌生及擴展方向,首先計算得到了不同加載條件下的最大切應(yīng)力幅值平面(MSSA)和最大正應(yīng)力平面(MN)的方向,如表4所示�？梢钥吹�,在多軸疲勞載荷下,通常會存在2個相互垂直的最大切應(yīng)力幅值平面和1個最大正應(yīng)力平面。表4 最大切應(yīng)力幅值平面和最大正應(yīng)力平面方向Table 4 Calculated orientations MSSA and MN planes λ MSSA/(°) MN/(°) 0.0 -45.0/45.0 0.0 0.5 -22.5/67.5 22.5 1.0 -13.3/76.7 31.7 3 -8.0/82.0 37.0 ∞ 0.0/90.0 -45.0/45.0

【參考文獻】：
期刊論文
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