文档介绍：第卷第期西南科技大学学报..
年月懈.
钢超高周疲劳性能实验
陈沙古刘荣凤欧阳巧琳王清远董世明
四川大学建筑与环境学院四川成都
摘要:用超声振动疲劳技术研究了钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行,应力比一,频率
,采用狗骨形试样。试验获得了钢在~Ⅳ曲线,结果发现曲线
呈缓慢下降趋势,在’周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对
的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测,结果发现,疲劳裂纹萌生于试样表面,未观察到含铁材料通常在超
高周实验中出现的“鱼眼”现象。
关键词:超声振动疲劳技术—曲线断口特征疲劳裂纹
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:—一—
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低合金钢是锅炉及压力容器用钢板的主要钢号,广泛应用于石油、化工、电站,锅炉等行业,用
于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电
站高压水管、水轮涡壳等设备及构件。屈服点为级的钢是压力容器专用钢板,也是我国压
力容器行业使用量最大的钢板。具有良好的综合力学性能、制造工艺性能。疲劳断裂破坏是工程构
件最为危险的失效方式,材料疲劳断裂前,一般不发生明显的塑性变形,所以难以检测和预防,有关
的疲劳研究对于压力容器的安全服役有着非常重要的意义。文献—研究了的低周疲劳裂纹扩
展行为以及温度、带孔等对其机械性能的影响。目前对疲劳性能的研究特别是高周超高周疲劳性
能的研究较少,本文拟采用超声振动疲劳技术,对进行超声疲劳试验研究。
收稿日期:——
基金项目:国家自然科学基金资助项目。
作者简介:陈沙古一,男,硕士,固体力学方向。—:.。
西南科技大学学报第卷
超声振动疲劳试验
超声振动疲劳实验的核心是共振,即是以外加信号激励试件使试件发生谐振,在试件中生成谐振波,沿
试件长度方向建立纵向位移、应力一应变场,从而实现加载,在加载作用下检测试件的疲劳性能。
. 实验系统
超声振动疲劳实验系统的主要组成包括:超声
频率发生器,提供激振电源和高频振动电信号;换能
器,将电信号转换为高频机械振动;变幅杆,放大或
缩小换能器输出的振幅;试样,需满足谐振要求,由
计算设计获得;计算机监控端,包括试验条件控制和
振幅,频率及载荷周次循环计数采集系统;冷却装
置,对高频振动的试样进行冷却降温。实验系统如图
图超声疲劳实验系统示意图
. 所示。
. 实验材料
实验用的化学成分质量分数,%和力学性能如表和表,正火热处理。
表的化学成分质量分数% 表的力学性能
/%

. . . . .
超声振动疲劳实验的试样需要进行专门的设计,以满足系统的共振条件。试样按狗骨形设计,如图,
根据式样设计的解析公式:
扣筹】
其中://, //。,为弹性模量,为密度,试验系统频率最大应力和振幅
关系满足/ 一砚。。设计时先确定￡。,。,,然后计算谐振长度￡以及加工
时的圆弧半径。
本文中试样尺寸分别为:,.,,计算