15CrMoR棘轮效应的研究

作     者：李青 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高炳军

授予年度：2013年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：15CrMoR 棘轮效应 疲劳寿命 断口特征 本构模型 损伤 

摘      要：在20℃，200℃，300℃和400℃的温度下对15CrMoR进行了一系列的单轴拉伸实验和全寿命下的单轴棘轮实验，通过对实验结果的分析讨论发现：温度和加载速率对材料的力学性能的影响是复杂的;当加载速率一定时，温度越高，材料的屈服平台越短，材料的屈服平台长度与温度呈指数关系。15CrMoR不同温度下全寿命内循环塑性实验表明，非对称循环加载的大部分时段棘轮应变率基本保持稳定，最后接近到失效阶段才急速增大;在非对称应力循环下的材料的棘轮应变速率随平均应力或应力幅的增大而增大;疲劳寿命与施加的平均应力和应力幅有关，且应力幅的影响较大。与Coffin-Manson模型及Morrow修正模型相比，MSRS模型对材料的疲劳寿命的预测更为准确，并以MSRS模型为基础，考虑温度对模型参数的影响确定了含温度参数的MSRS模型，该模型能较方便的预测不同温度下材料的疲劳寿命。 通过对不同温度，不同载荷条件下材料的疲劳断口形貌特征的分析发现：当材料棘轮应变率大于0.001%/s时，材料以韧性断裂为主;当材料的棘轮应变率小于0.001%/s时，材料断口处的疲劳断裂特征明显。特别是通过对断口裂纹扩展区的形貌特征研究发现，在裂纹扩展区，存在呈穿晶断裂的二次裂纹，而且应力越大，二次裂纹数量越少，但二次裂纹更长，更深。 根据单轴拉伸和单轴棘轮实验结果确定OW-II模型参数，并在OW-II模型的基础上引入损伤变量，确定含损伤的OW-II模型，该模型可以较好的预测不同温度下15CrMoR的棘轮效应。