3 .试验结果与分析 3. 1 含缺口试件一次冲击试验按照 GB /T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》对图 5 中试件号 6、7、8、9,进行标准夏比V 型缺口试验。缺口加工方法采用定型砂轮磨制或铣床加工,缺口部位应避免划伤。缺口试验结果照片见图 8,主要参数见表 1。
3. 2 无缺口光滑试件多次冲击试验 按照 GB /T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》对图 5 中试件 1、2、3、4、5、10、11、12、17、18 进行多次冲击试验,冲击后的试件变形结果见图 9。
图 9 为试验后的试件变形图。10J 能量冲击时,经过 15 次即发生了肉眼可见的变形。其他数据统计见表 2。若试件无裂纹出现,即使每次只吸收5J 的能量,经过 8 次即发生了肉眼可见变形。不同冲击能量下冲击次数与塑性变形的变化情况见表 3与图 10。
表 3 的结果显示,即使用 6J 的能量进行冲击,每次均有不同程度的塑性应变发生并进行累积。其中,第一次冲击产生的塑性应变最大,硬化后,在相同能量冲击下,每次增加的累积塑性应变逐渐减小,但这与材料的循环软化现象并不矛盾,总的塑性应变持续上涨。从 6J 到 8J,冲击能量增加了 33. 3%,但首次冲击产生的塑性应变增加了 83. 4%,冲击 10 次时,相应塑性变形程度增加了 109. 6%。从 6J 到 15J,冲击能量增加了 150%,但首次冲击产生的塑性应变增加了 657. 3%,冲击 10 次时,相应塑性变形程度增加了 780. 9%。说明冲击能量的增加与塑性变形的增加并非简单的线性关系,而是按指数快速上升。 4. 结 论 本文主要针对某航行体的舵板装置使用寿命进行研究,根据局部应力应变法的基本假设进行多组材料冲击试验,得到以下结论: ( 1) 对低周大能量冲击疲劳工况,取件位置对冲击试验结果几乎没有影响。 ( 2) 该材料表现出轻微的循环软化现象,即: 随着冲击次数的增加,在相同冲击载荷作用下,产生的总应变会越来越大,每次冲击带来的损伤不是均等的。 ( 3) 若光滑试件经多次冲击仍无裂纹出现,即使每次只吸收 5J 的能量( 假设能量由整个试件吸收,则接近舵板危险点上应变能密度) ,经过 8 次即发生了肉眼可见变形。由此推知: 若舵板冲击后经探伤检测无裂纹出现,在同等冲击能量密度下,可安全使用 8 次。 ( 4) 本文提出了一种基于冲击试验法的低周大冲击部件疲劳寿命预测手段,该方法可为工程装备疲劳寿命的理论研究提供佐证,亦可为工程装备的疲劳寿命研究提供新的思路。
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