现代机械强度理论及应用研究生论文材料的滞后回线解析.docVIP

东 北 大 学 研 究 生 考 试 试 卷 考试科目：现代机械强度理论及应用 论文题目:滞后回线 课程编号：姓 名：赵明 学 号：0600957 滞后回线 目录 一：应力应变滞后回线的定义 2 二：N18合金的滞后回线研究 2 三：Zr-4合金滞后回线研究 4 四：无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周滞后回线 7 五：循环变形铜单晶体的滞后回线形状变化 8 参考文献………………… ……………… ……………… ………………………….9 滞后回线 一：应力应变滞后回线的定义 低周疲劳时，由于机件设计的循环许用应力较高，加上实际机件不可避免地存在应力集中，因而局部区域会产生宏观塑性变形，使得应力应变之间不再呈直线关系，而形成循环回线。如图1所示若拉伸载荷加到A点后卸载至零，再加绝对值相等的压缩载荷，则曲线从A点开始先以弹性模量E的斜直线下行，然后开始反向屈服直到B点。如到B点又重新卸载，则以斜率E上升然后屈服，返回到A点。加载与卸载的应力一应变迹线ABA形成一个闭环，称为应力应变滞后回线。 滞后回线所包围的面积代表材料塑性变形时外力所做的功或者所消耗的能量，也表示材料抵抗循环塑性变形的能力。很明显，在弹性范围内循环加载时，理论上滞后回线退化为一段斜率等于弹性模量E的直线段，所包围的面积为零，即应力应变关系一般不会形成应力应变滞后回线。 二：N18合金的滞后回线研究 N18新型锆合金铸锭在经过锻造、均匀化处理后，加工成管坯。管坯在650℃进行热挤压后，经中间退火十冷轧，循环3次后得到?9.5X0.56mm的管材，最后管材再经过580℃退火。其化学成分见表1 试样在循环变形的最初几周，其滞后回线是不稳定的，经过一定周次的循环变形后，就能形成稳定的滞后回线。图2是单试样逐级加载循环变形在400℃的第50周次的滞后回线，其中，应变幅分别为0.35%、 0.5%、0.6%、0.7%、0.8%, 0.9%,1.0%。 滞后回线的形状取决于应变幅。在低应变幅下，滞后回线细长而尖锐；随着应变幅的增加，滞后回线变宽，上、下两个峰也趋于平坦。但滞后回线不像室温那样光滑，而成锯齿状，随着应变幅的增加，锯齿状愈加明显。 锆合金在高温下会出现动态应变时效现象。在循环变形和单向拉伸中，锆合金发生动态应变时效的温度范围大致相同，约为300～600 0C。 试验是在400℃下进行，在试验中N18合金试样出现了动态应变时效现象，因为在塑性变形阶段的滞后回线呈锯齿状，出现了明显的Portevin-LeChatelier效应。Portevin-LeChatelier效应的出现表明了合金塑性变形的不连续性，其原因是位错钉扎、脱扎、钉扎，反复作用的结果。锆及其合金的动态应变时效除了与温度有关外，还受应变速率的影响，取决于a-Zr固溶体中溶质原子与位错的相互作用，而与位错相互作用的溶质原子主要是氧原子。 与室温下合金的循环稳定滞后回线相比，高温循环稳定滞后回线呈现出较明显的不对称性，合金的循环数据点连线的循环稳定滞后回线上出现锯齿状波形。N18合金在400℃高温情况下，出现这种循环滞后回线的波动，是由于合金在400℃下高温下发生动态应变时效现象所致。 三：Zr-4合金滞后回线研究 实验材料：国产Zr-4合金，其成分见表2所示。厚度为2. Omm与1. 3mm厚的冷轧板材。试样为两种状态:渗氢态(约渗氢200g /g)和未渗氢态。其试样为两种取向:一种为加载方向平行于轧向(Rolling)的试样，标记为R试样；另一种试样为加载方向垂直于轧向的试样，标记为T试样。 首先，将在室温下进行单试样逐级加载循环的R向试样(试样编号为Rrx)的各循环幅值点对应的横向应变数据通过转化为轴向应变，得出在室温下循环的Rrx试样的循环应力一应变曲线，并在同一坐标系内作出R向Zr-4合金的单调拉伸曲线。通过比较单调拉伸曲线和合金的循环应力一应变曲线，从而分析合金的循环行为，如图所示。另外，将数据进行处理，作出合金在不同应变幅下的循环稳定滞后回线于同一坐标系中，如图3所示。同R向试样类似，T向Zr-4合金试样在室温下循环时，在同一坐标系内做出T向试样Ktx的单调应力应变曲线和循环应力一应变曲线，如图4所示。其循环稳定滞后回线如图5所示 从图3及图5上R向及T向试样在常温下的循环稳定滞后回线上可以看出，无论R向和T向的Zr-4合金试样在室温下循环时，在低应变幅下，迟滞回线均细长而尖锐；随着应变幅的增加，滞后回线变宽。从低应变幅到高应变幅各个级别的循环应力应变滞后环相对稳定，而且对称性相对较好。 跟常温类似，对Zr-4合金在400℃下单试样逐级加载循环的R向试样(试样编号为R1)的各循环幅值点对应的横向应变数据转化为轴向应变，得