缺口几何尺寸对钢材疲劳强度的影响-材料热处理学报.PDFVIP

第３６卷　 第２期 材　 料　 热　 处　 理　 学　 报 Ｖｏｌ ． ３６　 Ｎｏ． ２ ２０１５年　 ２月 ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＦ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＨＥＡＴ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１５ 缺口几何尺寸对钢材疲劳强度的影响 １，２ １ 袁永壮 ，　 谷　 曼 （１．合肥学院机械工程系， 安徽 合肥　 ２３０６０１；２．兰州理工大学机电工程学院， 甘肃 兰州　 ７３００５０） 摘　 要：研究了缺口零件的疲劳行为，表明缺口的几何尺寸对零件疲劳强度有明显的影响。 从钝缺口样品的研究得到了几何尺 寸的影响是通过改变缺口处的应力梯度来实现的，其值可以用线弹性断裂力学进行估算。 缺口尺寸对疲劳强度的影响能用几何 尺寸因素进行解释，而当缺口逐渐变得尖锐时，在某一个极限范围内塑性区域应变开始对裂纹萌生起重要作用，这时的疲劳强度 比用几何尺寸影响来预测的值要低。 这种情况下的缺口样品疲劳强度该方法不再适用，则需用其它方法进行估算。 关键词：疲劳强度；　 缺口；　 几何尺寸影响 中图分类号：ＴＨ１１４　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：１００９⁃６２６４（２０１５）０２⁃０２３７⁃０４ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｎｏｔｃｈ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｉｚｅ ｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｔｅｅｌ １，２ １ ＹＵＡＮ Ｙｏｎｇ⁃ｚｈｕａｎｇ ，　 ＧＵ Ｍａｎ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｎｏｔｃｈ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｉｚｅｈａｓａｐｐａｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ ｓｔｅｅｌｐａｒｔｓ． Ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌｕｎｔｎｏｔｃｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｅｌａｓｔｉｃｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｎｏｔｃｈ ｓｉｚｅ ｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｎｂｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｗｉｔｈｇｅｏｍｅｔｒｉｃｆａｃｔｏｒ． Ｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎａｔｎｏｔｃｈｒｏｏｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｆｏｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｗｉｔｈ ｓｈａｒｐ ｎｏｔｃｈ，ａｎｄ ｉｔｓｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｉｚｅｆａｃｔｏｒ ｅｆｆｅｃｔｓ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ａｐｐｌｙ ｔｏ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｒｐｅｒ ｎｏｔｃｈ ｓｐｅｃｉｍｅｎ，ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｎｏｔｃｈ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｓｉｚｅ ｅｆｆｅｃｔ 　 　 机器中的零件大多存在如轴的台阶和孔等缺口， 图１是形状相像，尺寸不同的两个轴肩的示意图。 而缺口存在会影响疲劳强度，目前已有许多这方面的 对其施加名义循环应力相同，峰值应力