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15CrMoR棘轮效应的研究

作　者: 李青
导　师: 高炳军
学　校: 河北工业大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 15CrMoR 棘轮效应疲劳寿命断口特征本构模型损伤
分类号: TQ050
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 棘轮效应的研究  10-16
    1.2.1 棘轮效应的概念  10
    1.2.2 棘轮效应的影响因素  10-11
    1.2.3 循环塑性本构模型  11-16
  1.3 疲劳  16-20
    1.3.1 疲劳概念  16
    1.3.2 棘轮效应与疲劳损伤的交互作用  16-17
    1.3.3 低周疲劳寿命预测  17-18
    1.3.4 断口分析  18-20
  1.4 本文的研究意义及内容  20-21
    1.4.1 研究意义  20
    1.4.2 研究内容  20-21
第二章 15CrMoR的棘轮效应实验研究  21-31
  2.1 实验材料  21-22
  2.2 15CrMoR的单轴拉伸实验  22-26
    2.2.1 实验方案  22
    2.2.2 实验结果  22-26
  2.3 15CrMoR的单轴棘轮实验  26-30
    2.3.1 实验方案  26
    2.3.2 实验结果  26-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 15CrMoR的棘轮效应与疲劳的交互作用及低周疲劳寿命及预测  31-37
  3.1 疲劳寿命的影响因素  31
  3.2 疲劳寿命预测  31-34
    3.2.1 Coffin-Manson模型  31-32
    3.2.2 Morrow修正模型  32
    3.2.3 MSRS模型  32-34
  3.3 改进模型  34-36
    3.3.1 模型参数与温度的关系  34
    3.3.2 稳定段的棘轮应变率εr与载荷的关系  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 15CrMoR的疲劳断口分析  37-45
  4.1 断口分析试件  37
  4.2 断口分析  37-44
    4.2.1 疲劳断口全貌  37-39
    4.2.2 疲劳源区  39-40
    4.2.3 裂纹扩展区  40-42
    4.2.4 瞬断区  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章结论  45-47
  5.1 本文结论  45
  5.2 工作展望  45-47
参考文献  47-51
附录 A  51-57
致谢  57-59
攻读学位期间取得的相关科研成果  59

15CrMoR棘轮效应的研究

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