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    高韧性球墨铸铁变高温塑性条件下松弛试

    类别:行业动态   发布时间:2020-02-25 17:06:17   浏览:

      1变高温塑性条件下松懈实验

      1.1实验资料及设备

      实验主要是针对高韧性球墨铸铁资料试件在变高温塑性条件下的松懈特性进行的。实验设备由机械加载设备,电磁高频感应加热设备,温度和应变测量设备构成。

      试件为原始直径8mm的拉伸试件,QT450- 15资料,取自Y形试块,化学成分和力学性能如表1所示,其中力学性能数据由试件拉伸实验得到,该资料在开裂极限,伸长率等方面的分散度很大。

      1.2实验方法

      常温下用机械加载设备给试件施加一定的机械载荷(预拉应力),并保持试件总应变不变;通过电磁高频感应加热设备给试件局部区域(试件中心±10mm~±15mm)施加一个周期性变化的,温差(相关于常温)一定的热载荷,然后冷却至常温;通过20个固定载荷循环后,从头将初始预应力加载到原初始预应力值,继续进行下一轮20个循环的松懈实验,直至试件开裂。

      高温,变载荷,塑性区作业零件的蠕变,松懈及其寿数的分散度很大。规划时应充分考虑这一问题,应采用可靠性规划。在上述条件下分散度大的原因有:①高温使众多在常温下影响很小的因素变得很明显,如固溶体高温析出,晶格粗化,气氛效应等;②关于高韧性资料,在塑性区的应力应变曲线很平坦,应力的细小变化将引起应变的大幅度变化;③载荷的变化将引起资料蠕变,松懈的速度恢复,加快等效应,这些效应对不同的资料,载荷频率等差别很大。

      2松懈再紧固寿数猜测模型与计算模拟

      通过对11个试件实验成果的剖析总结可知,影响该资料疲劳开裂的主要因素为:ΔT,P以及加载时试件发生的预伸长量εp.依据主要影响因素,用等效损坏能Ee的概念推导试件的松懈再紧固寿数猜测公式。为了得到较合理的试件寿数猜测数学表达式,提出如下假定:(1)不考虑资料的循环软硬化问题。

      (2)应力应变迟滞回线所围的面积(引起试件等效损坏能Ee)与应变ε和应力σ的乘积成正比,Ee∝εσ。

      (3)试件应变ε与实验时预加载荷P发生的预伸长量εp成单调联系,并假定ε∝εm′p.(4)试件加载时的应力σ与机械载荷P和加热冷却循环的ΔT成单调联系,并假定σ∝P+βΔT()300 r。

      从而提出用下式表示等效损坏能Ee,该式与实践损坏能近似成正比Ee=kσε=kεm' pP+βΔT()300<> r(1)

      式中:考虑到ΔT与其他参数在数量级上的距离,将其修正为ΔT/300.依据能量法,Ee与试件寿数具有如下联系Nf∝αEn e(2)

      将式(1)代入式(2),通过推导,得到如下寿数猜测公式Nf=αεm pP+βΔT()300<> rn(3)

      依据表3的实验成果数据,利用Matlab软件的非线性拟合功能求出了式(3)中的待定参数值,并得到了高韧性球墨铸铁试件的寿数猜测曲线。

      求得的式(3)中待定参数为:α=26893,β= 4008.5,m=m'n=-0.9143,r=4.1104,n= -0.5460.拟合后的试件寿数猜测公式为Nf=26893×ε-0.9143 p 1104-0.5460(4)

      差错分布呈直线,其置信度到达99%以上,说明差错遵守正态分布,这也证明了寿数猜测公式拟合成果的合理性。同时也看出成果的分散度很大。

      3定论

      (1)高温,变载荷,塑性区作业零件的蠕变,松懈及其寿数的分散度很大。

      (2)松懈再紧固进程的等效损坏能Ee与开裂循环数Nf之间存在着指数联系。

      (3)在塑性区作业的高韧性球墨铸铁资料松懈再紧固进程的寿数不只取决于预加载荷(机械及热),并且与预伸长量密切相关。

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