AZ31B鎂合金疲勞過(guò)程中的產(chǎn)熱分析及性能預(yù)測(cè).pdf

1、鎂合金具有低密度、比強(qiáng)度、比剛度高，易回收等一系列的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通和3C產(chǎn)品，是繼鋼鐵材料和鋁合金之后發(fā)展起來(lái)的第三大材料，被稱為“21世紀(jì)的綠色工程結(jié)構(gòu)材料”。
　　 疲勞失效是工程構(gòu)件失效的主要形式，在疲勞過(guò)程中，由于內(nèi)部微觀缺陷的演化，產(chǎn)生塑性變形，伴隨有能量耗散，試樣有溫度變化。
　　 本文利用Infra Tec紅外熱像儀對(duì)AZ31B鎂合金板材在疲勞過(guò)程中表面溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，探究疲勞過(guò)程中

2、試樣表面溫度變化規(guī)律及產(chǎn)熱機(jī)理;對(duì)疲勞過(guò)程不同階段的試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試，進(jìn)行力學(xué)性能分析，探究引起溫度變化的原因;并利用熱力學(xué)方程對(duì)試樣疲勞過(guò)程中的產(chǎn)熱進(jìn)行定量計(jì)算;應(yīng)用疲勞過(guò)程中試樣表面的溫度變化規(guī)律進(jìn)行疲勞強(qiáng)度預(yù)測(cè)，基于能量法，提出了鎂合金剩余壽命的計(jì)算方法。
　　 紅外熱圖像分析結(jié)果顯示:在恒定載荷加載過(guò)程中，加載應(yīng)力高于疲勞強(qiáng)度時(shí)，試樣表面最高點(diǎn)溫度變化經(jīng)歷5個(gè)階段:初始溫升階段、溫度下降階段、溫度穩(wěn)定階段、快速升溫階段和

3、斷后自然冷卻階段，宏觀裂紋在溫度穩(wěn)定階段的后期生成;加載應(yīng)力低于疲勞強(qiáng)度時(shí)，試樣表面溫度不會(huì)經(jīng)歷明顯變化。
　　 熱彈性效應(yīng)、非彈性效應(yīng)，熱傳導(dǎo)效應(yīng)是影響溫度變化的主要因素，共同作用于整個(gè)疲勞過(guò)程中:當(dāng)R=0.1時(shí)，熱彈性效應(yīng)會(huì)造成溫度下降，下降幅度較小;非彈性效應(yīng)造成溫度升高，是試樣溫度升高的主要因素，熱傳導(dǎo)效應(yīng)使得溫度場(chǎng)溫度分布趨于均勻。
　　 通過(guò)對(duì)不同循環(huán)次數(shù)的試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試，得到不同諧振次數(shù)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

4、，結(jié)果顯示:在疲勞初始過(guò)程中，試樣經(jīng)歷加工硬化，隨著進(jìn)一步加載，會(huì)發(fā)生加工軟化，加工硬化與加工軟化與溫度變化趨勢(shì)相同。用理論方法和直線擬合法分別計(jì)算了在靜載過(guò)程中鎂合金熱彈性效應(yīng)的定量表達(dá)式為△T=-4.1×10-3σ和△T=-4.3×10-3σ。
　　 應(yīng)用能量法得到?jīng)Q定該種鎂合金試樣疲勞壽命的特征參量Φ為1.48×106（℃.m-3），根據(jù)疲勞過(guò)程中試樣表面溫度變化的規(guī)律，提出了鎂合金剩余壽命的計(jì)算公式，并利用溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行壽