304不锈钢室温和高温单轴循环塑性的实验研究.pdfVIP

Vol 第33卷第5期 力 学 学 报 33，NO．5 2001年9月 ACTAMEGHANICASINIGA Sep．，2001 304不锈钢室温和高温单轴循环塑性的 实验研究q 康国政高 庆杨显杰孙亚芳 (西南交通大学应用力学与工程系，成都610031) 摘要对304不锈钢进行了室温和高温单轴应变控制和应力控制下的系统循环试验．揭示和分 析了循环应变幅值、平均应变及其历史和温度历史对材料应变循环特性的影响以及应力幅值、 平均应力及其历史以及温度对循环棘轮行为的影响．也讨论了应变循环和应力循环问交互作用 对材料循环塑性行为的影响．研究表明，无论单轴应变循环特性还是非对称单轴应力循环下的 棘轮效应不仅取决于当前温度和加载状态，而且强烈依赖于其加载历史．研究得到了一些有助 于304不锈钢窜温和高温单轴循环行为本构描述的结果． 关键词304不锈钢，循环塑性，棘轮行为，温度 引 言 棘轮行为是非对称应力循环特有的循环塑性行为，必须加以重视．近年来，已有的研究已经 揭示了一些结构金属的棘轮行为Ct“Z1．然而，他们均未详细考虑加载历史对棘轮行为的影响， 故要全面揭示和模拟材料的棘轮行为还需要进行大量深入的研究．研究表明【4~6J，一些应变循 环特性，如循环硬化／软化行为对材料的棘轮行为有显著影响，故有必要进行相应的应变循环 特性研究．另外，两种加载模式间的交互作用在已有的研究中还未见考虑．在高温环境下服役的 构件中，温度变化对材料循环塑性行为的影响也是一个不可忽略的因素，然而已有的研究【7，8J 对温度历史的影响均未加以考虑．因此，本文对304不锈钢分别进行室温和高温单轴应变和应 力控制下的循环试验，揭示该材料的单轴应变循环特性和棘轮行为对加载历史和温度历史的依 赖性以及两种加载模式间的交互作用，为循环塑性行为的本构描述提供坚实的实验基础． 1实验方法 试验材料为304不锈钢，其化学成分为：C，o．03％；Ni，9,8％；Cr，18．o％；Mn，1．7％；P， so．05％．将不锈钢棒热锻后经1150。C保温60mill后水冷，即固溶处理后，加工成单轴实心 圆棒试样．实心圆棒中心标距段的直径为10lnin．通过Lepel感应加热装置对试样加热，应变 kN 测量通过在实心圆棒外表面安装标距为25mill的高温拉扭引伸仪进行测量，在MTS809—250 电液伺服控制试验机上通过Teststar试验控制系统对整个试验过程进行闭环控制数据采集．著 x 无特殊说明，应变循环时的加载速率为2 10_3e～，应力循环时的加载速率为52MPa·s～在 非对称应力循环中滞后环一般都不是完全封闭的，棘轮应变耳定义为 s，=；(s。。+e“。) (1) 其中，emax为一个循环中最大应变值，e。i。为堆小应变值．棘轮应变率定义为de，／dN，即每 1999-11—12收到第一稿，2000-11—27收到肇改稿． 1)国家自然科学基金和四川省跨世纪青年学术技术带头A培养基金赉助项目 万方数据 第5期 康国政等：304不锈钢室温和高温单轴循环塑性的实验研究 693 一次循环中棘轮应变卸的增量．根据上式，通过对实验数据的处理即可得到棘轮应变随循环周 次的变化结果． 2室温下的应蛮循环特性