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A7N01P-T4铝合金疲劳小裂纹扩展特性研究

许寰宇  
【摘要】: 本文是根据国标(GB/T 6398-2000)和ASTM-E64700,采用其中的金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法及其附录E-疲劳小裂纹扩展测定方法,以疲劳裂纹扩展理论为基础,对铝合金高速车体连接梁部分的组成材料A7N01P-T4进行了疲劳小裂纹的扩展试验及门槛值测定试验。 试验采用了一套成熟稳定的金属材料疲劳裂纹扩展速率和门槛值测定试验系统。该系统包括一台稳定性良好的PLG-100高频疲劳试验机,精度很高(最高精度为0.015mm)的JXD-B型读数显微镜以及XH5861型动态应变、应力测试分析仪器对裂纹长度以及尖端应力状态进行跟踪,并记录相应的循环次数。通过该疲劳试验系统,对高速车体连接梁铝合金A7N01P-T4的疲劳裂纹扩展速率和门槛值进行了测定,获得了A7N01P-T4铝合金材料在不同应力比下的疲劳性能试验数据。该试验系统的稳定性及精度符合国标GB/T 6398-2000(金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法)及ASTM-E647 00的要求,并采用标准M(T)试样进行疲劳裂纹扩展速率试验,其试验结果具有很强的说服力。 试验一共获得了A7N01P-T4铝合金3个不同应力比(R=0, 0.1, 0.5)条件下门槛值及小裂纹扩展速率曲线。以黄小平和Daniel Kujawski经验公式为基础,得到一个适用于各种不同应力比的一个小裂纹扩展曲线簇及门槛值公式,在此基础上推导拟合出一个适用于A7N01P-T4所用应力比下的小裂纹扩展模型。此外,用有限元方法对小裂纹的扩展过程中的力学变化行为进行模拟,模拟结果表明了裂纹尖端的应力集中情况。


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