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《大连理工大学》 2005年
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SUS304不锈钢裂纹尖端的室温蠕变现象及其对疲劳裂纹扩展行为的影响

莫涛  
【摘要】:随着工程构件的微型化和测量技术的精确化,室温蠕变变形被发现存在于很多金属 中。它对构件使用性能的影响也成为一个全新的科学命题得到了越来越多研究者的重 视。另一方面,疲劳和过载是材料使用中极为常见的工程问题。考虑到现有的有关室温 蠕变的工作都集中于圆棒拉伸试验中,而且主要用于一些特定场合,因此,本文选用 SUS304不锈钢为试验材料,将其制成开口方向一致的紧凑拉伸试样,并以MTS810万 能试验机为主要设备,以断裂力学为理论基础,以疲劳裂纹扩展试验为依托,探讨了裂 纹尖端室温蠕变的规律,并结合过载研究了它对疲劳裂纹扩展行为的影响。 试验结果表明,在恒幅疲劳裂纹扩展过程中,如果将裂纹体承受的应力强度因子升 高到某一值并保持恒载一段时间,裂纹尖端会出现变形量随时间延长而增大的现象,即 室温蠕变现象。室温蠕变量的大小与过载比和恒载应力强度因子成单调递增关系;随加 载速率的增加先减小后增大。第一次室温蠕变后卸载并升载到原恒载应力强度因子再重 复恒载试验,室温蠕变现象会再次出现,但室温蠕变量较前一次有明显的减小。试样经 过过载室温蠕变后,裂纹尖端变钝,产生明显的塑性变形,并且在断口上会留下室温蠕 变的痕迹线。 裂纹尖端经过室温蠕变后,如果继续进行疲劳裂纹扩展试验,其扩展规律将会有很 大的变化:相对于单峰过载,同样过载比的室温蠕变后裂纹扩展会延滞到更低的扩展速 率,并且受过载影响的裂纹长度更长:在同样的基准循环方式下经过同样的蠕变时间, 较高的过载比会导致更加明显的延滞现象。此外,室温蠕变对裂纹扩展的影响规律还会 受到循环载荷比的左右。室温蠕变对裂纹扩展产生延滞的原因主要是裂纹闭合,同时裂 尖钝化、裂纹偏折及形变诱发马氏体的形成也会起到一定的作用。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG115

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